(57)【要約】  流体が管を通って活発に流れている間に、管内漏れを検出するための、管内漏れ検出システムおよび関連方法を開示する。システムは、流体流の軸方向に実質的に平行に、またはこれに一致して配された、膜に連結された感知要素を含み得る。膜は、漏れによって吸引力が生じるのに応じて、引っ張られて内壁と接触するように構成される。漏れは、膜における伸びまたはひずみを示す、感知要素からの過渡出力に基づいて検出される。感知要素および膜は、膜を管の内壁に隣接して位置づけるように構成された支持構造体に連結される。支持構造体は、膜および感知要素を支持構造体に連結し、かつ漏れと誤った検出とを区別するのに役立つように構成された、機構を含み得る。
2019537731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内漏れ検出システムにおいて、
膜と、
前記膜に連結された感知要素であって、前記感知要素および前記膜は、起こり得る管内漏れを識別するために管内の流体流の軸方向に実質的に平行に、またはこれに一致して配されるように構成されている、感知要素と、
前記感知要素および前記膜のうちの少なくとも一方に連結され、管内漏れの調査が実施されている管の内壁に隣接して、前記膜を位置づけるように構成されている、支持構造体と、
を含み、
前記膜は、前記管内の流体漏れによって吸引力が生じるのに応じて、引っ張られて前記内壁と接触するように構成され、
前記流体漏れは、前記膜における引っ張り力またはひずみを示す、前記感知要素からの過渡出力に基づいて検出される、管内漏れ検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体は、前記膜を、それによって前記感知要素を、前記支持構造体に連結する機構をさらに含み、
前記機構は、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品が前記管の前記内壁から前記膜を押し離したときに、前記流体流の前記軸方向への伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の固有周波数を人工的に減衰させるように構成されている、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムにおいて、
前記感知要素に連結されていて、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の卓越周波数が前記膜および前記感知要素の前記固有周波数未満となることに応じて、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品を検出するように構成されている、プロセッサをさらに含む、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の前記卓越周波数が前記膜および前記感知要素の前記固有周波数以上となることに応じて、流体漏れを検出するようにさらに構成されている、システム。
【請求項５】
請求項２に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体は、スロットに連結された端部を有する少なくとも１つの半径方向に延びる支持アームを含み、
前記支持アームの前記端部の外壁は、前記管の前記内壁と接触し、前記膜を前記スロットの内側に配置された状態に維持し、それによって、前記感知要素を、前記管の前記内壁から離れた実質的に一定の距離に維持するように、構成されている、システム。
【請求項６】
請求項２に記載のシステムにおいて、
前記膜は、前記流体流の前記軸方向における前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を最大化するように構成された断面厚さを有する、システム。
【請求項７】
請求項２に記載のシステムにおいて、
前記管の前記内壁に面する前記膜の表面は、前記流体流の前記軸方向に実質的に垂直な方向における、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を最小化するように構成された、断面積を有する、システム。
【請求項８】
請求項２に記載のシステムにおいて、
前記機構は、前記膜を前記支持構造体に連結するスロットを含み、
前記スロットは、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品が前記膜を押して前記スロットの底部と接触させると、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を人工的に減衰させるように構成されている、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記膜を含む複数の膜と、
前記感知要素を含む複数の感知要素であって、前記複数の感知要素は、前記複数の膜にそれぞれ連結され、前記複数の感知要素および前記複数の膜は、起こり得る管内漏れを識別するために、前記管内の前記流体流の前記軸方向に実質的に平行に、またはこれと一致して配されるように構成されている、複数の感知要素と、
前記複数の感知要素および前記複数の膜のうちの少なくとも一方にそれぞれ連結された複数の半径方向に延びる支持アームを含む前記支持構造体と、をさらに含み、
前記複数の半径方向に延びる支持アームのそれぞれの端部は、前記流体流からの圧力に応じて前記管の前記内壁と接触するよう拡張するように構成されている、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記管の直径の縮小または他の障害物に応じて圧縮可能であり、かつ前記管の直径の増大に応じて拡張可能である、システム。
【請求項１１】
請求項９に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記管の前記内壁と接触し、前記複数の膜を、前記内壁から離れた１つ以上の実質的に一定の距離に維持するように構成されている、システム。
【請求項１２】
請求項９に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記複数の膜が前記管の前記内壁の円周を実質的に覆うように、前記複数の感知要素および前記複数の膜のうちの少なくとも一方にそれぞれ連結されている、システム。
【請求項１３】
請求項９に記載のシステムにおいて、
前記複数の感知要素に連結された少なくとも１つのプロセッサをさらに含み、１つまたは複数の前記プロセッサは、前記複数の感知要素からの複数の同時発生する過渡出力の比較に基づいて、流体漏れと、誤った漏れ検出とを区別するように構成されている、システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記複数の感知要素からの前記複数の同時発生する過渡出力のうちの２つ以上が、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されている、システム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記複数の感知要素からの前記複数の同時発生する過渡出力のうちの１つが、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、流体漏れを検出するように構成されている、システム。
【請求項１６】
請求項９に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームに連結された少なくとも１つの位置エンコーダーと、
前記少なくとも１つの位置エンコーダーが、前記複数の半径方向に延びる支持アームのうちの少なくとも１つの位置の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されたプロセッサと、をさらに含む、システム。
【請求項１７】
請求項９に記載のシステムにおいて、
少なくとも１つの慣性測定装置と、
前記少なくとも１つの慣性測定装置に連結されていて、前記少なくとも１つの慣性測定装置が前記システムの回転速度の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されたプロセッサと、をさらに含む、システム。
【請求項１８】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記感知要素は、前記膜に埋め込まれている、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、
埋め込まれた前記感知要素を含む前記膜の領域の硬さは、前記膜の周囲領域の硬さより低い、システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムにおいて、
前記埋め込まれた感知要素を含む前記膜の前記領域は、第１のゴム材料で作られ、前記膜の周囲領域は、第２のゴム材料で作られ、前記第１のゴム材料の硬さは、前記第２のゴム材料の硬さより低い、システム。
【請求項２１】
請求項１９に記載のシステムにおいて、
前記埋め込まれた感知要素を含む前記膜の前記領域は、前記膜の周囲領域の断面積より小さい断面積を有する、システム。
【請求項２２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記感知要素は、前記膜における前記引っ張り力またはひずみに関連する、可変電気インピーダンスを有する、システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載のシステムにおいて、
前記感知要素は、導電性コード、導電性布地、導電性ポリマー、導電性複合材料、および伸縮性合金のうちの少なくとも１つを含む、システム。
【請求項２４】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記膜は、前記管の前記内壁に面するざらざらした表面を有する、システム。
【請求項２５】
請求項２４に記載のシステムにおいて、
前記ざらざらした表面は、前記膜が引っ張られて前記内壁と接触したときに前記膜と前記内壁との間の摩擦力を増大させる、くぼみのある表面を含む、システム。
【請求項２６】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記膜および前記感知要素は、流体が前記管を通って活発に流れている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成されている、システム。
【請求項２７】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記膜および前記感知要素は、前記管を通って動いている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成されている、システム。
【請求項２８】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体に連結された、流れで駆動されるロボットをさらに含む、システム。
【請求項２９】
管内漏れ検出システムにおいて、
膜と、
前記膜に埋め込まれた感知要素と、
前記感知要素および前記膜のうちの少なくとも一方に連結され、管内漏れの調査が実施されている管の内壁に隣接して、前記膜を位置づけるように構成されている、支持構造体と、
を含み、
前記膜は、前記内壁内の流体漏れによって吸引力が生じるのに応じて、引っ張られて前記内壁と接触するように構成され、
前記流体漏れは、前記感知要素からの前記膜における引っ張り力またはひずみを示す過渡出力に基づいて、検出される、管内漏れ検出システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体は、前記膜を、それによって前記感知要素を、前記支持構造体に連結する機構をさらに含み、
前記機構は、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品が前記管の前記内壁から前記膜を押し離したときに、流体流の軸方向への伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の固有周波数を人工的に減衰させるように構成されている、システム。
【請求項３１】
請求項３０に記載のシステムにおいて、
前記感知要素に連結されていて、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の卓越周波数が前記膜および前記感知要素の前記固有周波数未満となることに応じて、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品を検出するように構成されている、プロセッサをさらに含む、システム。
【請求項３２】
請求項３１に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の前記卓越周波数が前記膜および前記感知要素の前記固有周波数以上となることに応じて、流体漏れを検出するようにさらに構成されている、システム。
【請求項３３】
請求項３０に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体は、スロットに連結された端部を有する少なくとも１つの半径方向に延びる支持アームを含み、
前記支持アームの前記端部の外壁は、前記管の前記内壁と接触し、前記膜を前記スロットの内側に配置された状態に維持し、それによって、前記感知要素を、前記管の前記内壁から離れた実質的に一定の距離に維持するように、構成されている、システム。
【請求項３４】
請求項３０に記載のシステムにおいて、
前記膜は、前記流体流の前記軸方向における前記伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を最大化するように構成された断面厚さを有する、システム。
【請求項３５】
請求項３０に記載のシステムにおいて、
前記管の前記内壁に面する前記膜の表面は、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を最小化するように構成された、断面積を有する、システム。
【請求項３６】
請求項３０に記載のシステムにおいて、
前記機構は、前記膜を前記支持構造体に連結するスロットを含み、
前記スロットは、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品が前記膜を押して前記スロットの底部と接触させると、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を人工的に減衰させるように構成されている、システム。
【請求項３７】
請求項２９に記載のシステムにおいて、
前記膜を含む複数の膜と、
前記感知要素を含む複数の感知要素であって、前記複数の感知要素は、それぞれの前記複数の膜に埋め込まれている、複数の感知要素と、
前記複数の感知要素および前記複数の膜のうちの少なくとも一方にそれぞれ連結された複数の半径方向に延びる支持アームを含む前記支持構造体と、をさらに含み、
前記複数の半径方向に延びる支持アームのそれぞれの端部は、前記流体流からの圧力に応じて前記管の前記内壁と接触するよう拡張するように構成されている、システム。
【請求項３８】
請求項３７に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記管の直径の縮小または他の障害物に応じて圧縮可能であり、かつ前記管の直径の増大に応じて拡張可能である、システム。
【請求項３９】
請求項３７に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記管の前記内壁と接触し、前記複数の膜および前記複数の感知要素を、前記内壁から離れた１つ以上の実質的に一定の距離に維持するように構成されている、システム。
【請求項４０】
請求項３７に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記複数の膜が前記管の前記内壁の円周を実質的に覆うように、前記複数の感知要素および前記複数の膜のうちの少なくとも一方にそれぞれ連結されている、システム。
【請求項４１】
請求項３７に記載のシステムにおいて、
前記複数の感知要素に連結された少なくとも１つのプロセッサをさらに含み、
１つまたは複数の前記プロセッサは、前記複数の感知要素からの複数の同時発生する過渡出力の比較に基づいて、流体漏れと、誤った漏れ検出とを区別するように構成されている、システム。
【請求項４２】
請求項４１に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記複数の感知要素からの前記複数の同時発生する過渡出力のうちの２つ以上が、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されている、システム。
【請求項４３】
請求項４１に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記複数の感知要素からの前記複数の同時発生する過渡出力のうちの１つが、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、流体漏れを検出するように構成されている、システム。
【請求項４４】
請求項３７に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームに連結された少なくとも１つの位置エンコーダーと、
前記少なくとも１つの位置エンコーダーが、前記複数の半径方向に延びる支持アームのうちの少なくとも１つの位置の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されたプロセッサと、をさらに含む、システム。
【請求項４５】
請求項３７に記載のシステムにおいて、
少なくとも１つの慣性測定装置と、
前記少なくとも１つの慣性測定装置に連結されていて、前記少なくとも１つの慣性測定装置が前記システムの回転速度の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されたプロセッサと、をさらに含む、システム。
【請求項４６】
請求項２９に記載のシステムにおいて、
前記埋め込まれた感知要素を含む前記膜の領域の硬さは、前記膜の周囲領域の硬さより低い、システム。
【請求項４７】
請求項４６に記載のシステムにおいて、
前記埋め込まれた感知要素を含む前記膜の前記領域は、第１のゴム材料で作られ、前記膜の周囲領域は、第２のゴム材料で作られ、前記第１のゴム材料の硬さは、前記第２のゴム材料の硬さより低い、システム。
【請求項４８】
請求項４６に記載のシステムにおいて、
前記埋め込まれた感知要素を含む前記膜の前記領域は、前記膜の周囲領域の断面積より小さい断面積を有する、システム。
【請求項４９】
請求項２９に記載のシステムにおいて、
前記感知要素は、前記膜における前記引っ張り力またはひずみに関連する、可変電気インピーダンスを有する、システム。
【請求項５０】
請求項４９に記載のシステムにおいて、
前記感知要素は、導電性コード、導電性布地、導電性ポリマー、導電性複合材料、および伸縮性合金のうちの少なくとも１つを含む、システム。
【請求項５１】
請求項２９に記載のシステムにおいて、
前記膜は、前記管の前記内壁に面するざらざらした表面を有する、システム。
【請求項５２】
請求項５１に記載のシステムにおいて、
前記ざらざらした表面は、前記膜が引っ張られて前記内壁と接触したときに前記膜と前記内壁との間の摩擦力を増大させる、くぼみのある表面を含む、システム。
【請求項５３】
請求項２９に記載のシステムにおいて、
前記膜および前記感知要素は、流体が前記管を通って活発に流れている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成されている、システム。
【請求項５４】
請求項２９に記載のシステムにおいて、
前記膜および前記感知要素は、前記管を通って動いている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成されている、システム。
【請求項５５】
請求項２９に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体に連結された、流れで駆動されるロボットをさらに含む、システム。
【請求項５６】
管内の流体漏れを検出する方法において、
管内に配された管内漏れ検出システムの膜に連結された感知要素から過渡出力信号を受信することであって、前記感知要素および前記膜は、連結されており、前記管内の流体流の軸方向に実質的に平行に、またはこれと一致して配される、ことと、
受信された前記過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することと、
前記受信された過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すと判断されたら、前記管内の流体漏れの存在を示すことと、を含む、方法。
【請求項５７】
請求項５６に記載の方法において、
前記感知要素からの前記過渡出力信号は、前記感知要素の電気インピーダンスの変化を表す過渡電圧信号であり、
前記受信された過渡出力信号が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することは、
前記過渡電圧信号を、前記感知要素のインピーダンスと引っ張り力またはひずみとの所定の関係に基づいて、前記膜における引っ張り力またはひずみを示す過渡信号に、変換することと、
前記膜における前記引っ張り力または前記ひずみを表す前記過渡信号が、前記それぞれの閾値引っ張り力または前記閾値ひずみを超える、大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上を含むかどうかを判断することと、
前記大きさおよび前記卓越周波数のうちの前記１つ以上が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える場合、前記管内の流体漏れの存在を示すことと、を含む、方法。
【請求項５８】
請求項５６に記載の方法において、
前記管内漏れ検出システムに連結された少なくとも１つの位置エンコーダーおよび少なくとも１つの慣性測定装置のうちの１つ以上から出力信号を受信することと、
前記少なくとも１つの位置エンコーダーおよび前記少なくとも１つの慣性測定装置のうちの１つ以上からの前記出力信号に基づいて、前記管の流体漏れの表示が誤りであるかどうかを判断することと、
管内の流体漏れの表示が誤りであると判断された場合、前記管内の流体漏れの不存在を示すか、または、前記管内の流体漏れの存在の表示を防止することと、をさらに含む、方法。
【請求項５９】
請求項５６に記載の方法において、
前記閾値引っ張り力または前記閾値ひずみは、前記過渡出力信号の大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上である、方法。
【請求項６０】
請求項５６に記載の方法において、
前記管内漏れ検出システムの複数の膜にそれぞれ連結された複数の感知要素から複数の過渡出力信号を受信することであって、前記複数の感知要素および前記複数の膜は、連結されており、前記管内の前記流体流の前記軸方向に実質的に平行に、またはこれと一致して配される、ことと、
受信された前記複数の過渡出力信号のうちの１つ以上が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記複数の膜のうちの１つ以上における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することと、
前記受信された複数の過渡出力信号のうちの１つのみが、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える場合、前記管内の流体漏れの存在を示すことと、をさらに含む、方法。
【請求項６１】
請求項６０に記載の方法において、
前記複数の感知要素からの前記複数の過渡出力信号はそれぞれ、それぞれの感知要素の電気インピーダンスの変化を表す過渡電圧信号であり、
前記受信された複数の過渡出力信号のうちの１つ以上が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記複数の膜のうちの１つ以上における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することは、
複数の前記過渡電圧信号を、前記複数の感知要素のインピーダンスと引っ張り力またはひずみとの所定の関係に基づいて、前記複数の膜における引っ張り力またはひずみを示す複数の過渡信号に、変換することと、
前記複数の膜における前記引っ張り力または前記ひずみを表す前記複数の過渡信号のうちの１つ以上が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上を含むかどうかを判断することと、
前記受信された複数の過渡出力信号のうちの１つのみが、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える引っ張り力またはひずみを示すと判断されたら、前記管内の流体漏れの存在を示すことと、を含む、方法。
【請求項６２】
請求項５６に記載の方法において、
前記感知要素は、前記感知要素によって提供され、その後受信される、前記過渡出力信号を決定するために１つ以上のパラメータを測定し、
前記管内の前記流体流は、前記１つ以上のパラメータが、前記感知要素によって測定されるとき、活発である、方法。
【請求項６３】
請求項５６に記載の方法において、
起こり得る管内漏れを識別するために前記管を通じて前記管内漏れ検出システムを動かすように、流れで駆動されるロボットを前記管に配することをさらに含む、方法。
【請求項６４】
管内の流体漏れを検出する方法において、
管内に配された管内漏れ検出システムの膜に連結された感知要素から過渡出力信号を受信することと、
前記感知要素からの前記過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することと、
前記過渡出力信号が、前記閾値引っ張り力または前記閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示す場合、流体流の軸方向への伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の卓越周波数を、前記膜および前記感知要素の固有周波数と比較することと、
前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じた、前記感知要素の前記過渡出力の周波数と、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数との比較に基づいて、流体漏れまたは誤った流体漏れが前記管内に存在するかどうかを判断することと、を含む、方法。
【請求項６５】
請求項６４に記載の方法において、
流体漏れまたは誤った流体漏れが前記管内に存在するかどうかを判断することは、
前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の前記卓越周波数が、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数以上であることを判断するのに応じて、流体漏れを検出することをさらに含む、方法。
【請求項６６】
請求項６４に記載の方法において、
流体漏れまたは誤った流体漏れが前記管内に存在するかどうかを判断することは、
前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の前記卓越周波数が、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数未満であることを判断するのに応じて、誤った流体漏れを検出することをさらに含む、方法。
【請求項６７】
請求項６４に記載の方法において、
前記感知要素からの前記過渡出力信号は、前記感知要素の電気インピーダンスの変化を表す過渡電圧信号であり、
前記感知要素からの前記過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することは、
前記過渡電圧信号を、前記感知要素のインピーダンスと引っ張り力またはひずみとの所定の関係に基づいて、前記膜における引っ張り力またはひずみを示す過渡信号に、変換することと、
前記膜における前記引っ張り力または前記ひずみを表す前記過渡信号が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上を含むかどうかを判断することと、
前記大きさおよび前記卓越周波数のうちの前記１つ以上が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える場合、前記管内の流体漏れの存在を示すことと、を含む、方法。
【請求項６８】
請求項６４に記載の方法において、
前記感知要素および前記膜は、起こり得る管内漏れを識別するために前記管内の流体流の軸方向に実質的に平行に、またはこれに一致して配される、方法。
【請求項６９】
請求項６４に記載の方法において、
前記感知要素は、前記感知要素によって提供され、その後受信される、前記過渡出力信号を決定するために１つ以上のパラメータを測定し、
前記管内の流体流は、前記１つ以上のパラメータが、前記感知要素によって測定されるとき、活発である、方法。
【請求項７０】
請求項６４に記載の方法において、
起こり得る管内漏れを識別するために前記管を通じて前記管内漏れ検出システムを動かすように、流れで駆動されるロボットを前記管に配することをさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔関連出願〕
本出願は、２０１６年１０月１７日に出願された「In-Pipe Leak Detection System」という名称の米国仮特許出願第６２／４０９，０３３号の利益を主張し、この内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
〔分野〕
本開示は、管内漏れ検出システムおよび関連方法に関し、具体的には、活発な流体流と共に管内で使用されるように設計された、管内漏れ検出システムに関する。
【０００３】
〔背景〕
管の漏れは、世界中の清浄水供給に対して著しい損失を引き起こす。大部分の国で生み出される清浄水の約２０％が、それらの国の分配ネットワークから漏れていると推定される。検出された漏れを止めると、水だけでなく、清浄水の生成中に消費されるエネルギーおよび資源が節約される。いくつかの管内漏れ検出システムは、管の内側からの漏れを聞くのに音響センサーを使用する音響テクノロジーに基づいている。しかしながら、このような音響的方法は、低い信号対比（signal-to-ratio）、正確性、および特定の管材料（例えば、プラスチック）との不適合性の問題を抱える場合がある。
【０００４】
圧力勾配に基づくテクノロジーは、別の形態の管内漏れ検出システムである。概念上は、図１に示すように、圧力勾配検出方法は、管１２０の内部を通って動く膜１１０を伴い得る。膜が漏れ口１３０（例えば、管の穴または亀裂）に到達すると、膜の漏れ口側の圧力低下により、膜１１０を管壁１０５に押し付ける吸引力が生じる。システムは、膜に対する摩擦力の増加、膜に取り付けられた装置の動きの変化、または、吸引力の他の影響を検出することによって、漏れ口１３０の存在を推測し得る。しかしながら、実際、既存の圧力勾配に基づく漏れ検出システムは、典型的には、活発に水が流れる、稼働中の送水管システムにおいて漏れを検出する上で問題に遭遇する。その結果、このようなシステムは、漏れの検査中に給水をシャットダウンすることを必要とする。さらに、既存の圧力勾配に基づく漏れ検出システム、ならびに他の既存のタイプのシステムは、漏れの誤り警報を誘発し得る。圧力勾配に基づく漏れ検出システムでは、これは、例えば、泥、湯垢（scales）、整列していない管接続部、および他のでこぼこなど、パイプライン中の障害物と膜が衝突することに応じて、生じ得る。
【０００５】
したがって、水が管を通って流れている間に動作することができ、漏れと、漏れの誤り警報（例えば、障害物）とを正確に区別することができる、管内漏れ検出システム、および関連方法が必要とされている。このようなシステムおよび方法はまた、当業者にとって望ましいことが分かっている、性能に基づく特徴の中でも特に、正確で、一貫性があり、耐久性があり、使用が容易でなければならない。
【０００６】
〔概要〕
本開示は、流体が管を通って活発に流れている間に、管内の漏れが検出される、システム、装置、および方法を対象としている。さらに、本開示は、システムおよび装置が、管内部に収容され得るか、または別様に管の一部であり得る他の障害物（例えば、残骸、管のベンド、管の狭窄など）と、漏れとの差を区別し得る、方法も提供する。さらに具体的には、開示されるシステムおよび方法は、管内の流体流の軸方向に実質的に平行であるか、またはこれと一致する方向に、管を通って移動し得る、膜と感知要素との組み合わせを含む。膜と感知要素との組み合わせは、支持構造体によって管の内壁に対して特定の場所において維持され得る。例えば、支持構造体は、膜および感知要素の場所を維持するために管の内壁に係合し得る。膜は、管内の流体漏れにより吸引力が生じるのに応じて、引っ張られて内壁と接触するように構成され得、流体漏れは、膜における引っ張り力またはひずみを示す、感知要素からの過渡出力に基づいて検出され得る。いくつかあるシステム、装置、および方法の中でも特に、流体漏れと、流体漏れではない障害物とを容易に見分けるように設計されたものを含む、さまざまな他のシステム、装置、および方法も、本明細書に記載される。
【０００７】
管内漏れ検出システムの例示的な一実施形態では、システムは、膜と、膜に連結された感知要素と、感知要素および膜のうちの少なくとも一方に連結された支持構造体と、を含む。感知要素および膜は、起こり得る管内漏れを識別するために管内の流体流の軸方向に実質的に平行であるか、またはこれに一致して配されるように構成される。支持構造体は、管内漏れの調査が実施されている管の内壁に隣接して、膜を位置づけるように構成される。膜は、管内の流体漏れによって吸引力が生じるのに応じて、引っ張られて内壁と接触するように構成される。流体漏れは、膜における引っ張り力またはひずみを示す、感知要素からの過渡出力に基づいて検出される。
【０００８】
膜および感知要素は、流体が管を通って活発に流れている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成され得る。同様に、膜および感知要素は、管を通って動いている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成され得る。膜は、流体流の軸方向への伸びに応じて、膜および感知要素の固有周波数を最大化するように構成された、断面厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、管の内壁に面する膜の表面は、流体流の軸方向に実質的に垂直な方向への伸びに応じて、膜および感知要素の固有周波数を最小化するように構成された、断面積を有し得る。膜は、管の内壁に面する、ざらざらした表面を有し得る。いくつかのこのような実施形態では、ざらざらした表面は、膜が引っ張られて内壁と接触したときに膜と内壁との間の摩擦力を増大させる、くぼみのある表面であってよい。
【０００９】
感知要素は、膜に埋め込まれ得る。いくつかのこのような実施形態では、埋め込まれた感知要素を含む膜の領域の硬さが、膜の周囲領域の硬さより低くてよい。埋め込まれた感知要素を含む膜の領域は、例えば第１のゴム材料で作られ得、膜の周囲領域は、例えば第２のゴム材料で作られ得、第１のゴム材料の硬さは、第２のゴム材料の硬さより低い。感知要素が膜に埋め込まれるいくつかの実施形態では、埋め込まれた感知要素を含む膜の領域は、膜の周囲領域の断面積より小さい断面積を有し得る。
【００１０】
感知要素は、膜における引っ張り力またはひずみに関連する、可変電気インピーダンスを有し得る。いくつかのこのような実施形態では、感知要素は、導電性コード、導電性布地、導電性ポリマー、導電性複合材料、および伸縮性合金のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００１１】
支持構造体は、膜を、それによって感知要素を、支持構造体に連結する機構を含み得る。この機構は、管の内壁上の障害物または押し出し品（extrusion）が管の内壁から膜を押し離したときに、流体流の軸方向への伸びに応じて、膜および感知要素の固有周波数を人工的に減衰させるように構成され得る。機構は、流体漏れにより膜が管の内壁に向かって引っ張られたときに、流体流の軸方向への伸びに応じて、同じように膜の固有周波数を減衰させないように、さらに構成され得る。いくつかの実施形態では、機構は、膜を支持構造体に連結するスロットを含む。このスロットは、管の内壁上の障害物または押し出し品が膜を押してスロットの底部と接触させると、流体流の軸方向への伸びに応じて、膜および感知要素の固有周波数を人工的に減衰させるように構成され得る。流れで駆動されるロボット（flow-driven robot）が支持構造体に連結され得る。
【００１２】
いくつかの実施形態では、支持構造体は、スロットに連結された端部を有する、少なくとも１つの半径方向に延びる支持アームを含み得る。支持アームの端部の外壁は、管の内壁と接触し、膜をスロットの内側に配置された状態に維持し、それによって、感知要素を、管の内壁から離れた実質的に一定の距離に維持するように、構成され得る。プロセッサが、感知要素に連結され得る。プロセッサは、流体流の軸方向への伸びに応じて、感知要素の過渡出力の卓越周波数が膜および感知要素の固有周波数未満となることに応じて、管の内壁上の障害物または押し出し品を検出するように構成され得る。プロセッサを含むいくつかの実施形態では、プロセッサは、流体流の軸方向への伸びに応じて、感知要素の過渡出力の卓越周波数が膜および感知要素の固有周波数以上となることに応じて、流体漏れを検出するように構成されることもできる。
【００１３】
いくつかのシステムは、２つ以上の膜、感知要素、および／または支持構造体を含み得る。例えば、システムは、複数の膜、複数の感知要素を含み得、支持構造体は、半径方向に延びる複数の支持アームを含み得る。感知要素は、複数の膜にそれぞれ連結され得、半径方向に延びる支持アームは、感知要素および／または膜にそれぞれ連結され得る。複数の感知要素および膜は、起こり得る管内漏れを識別するために、管内の流体流の軸方向に実質的に平行に、またはこれと一致して配されるように構成され得、半径方向に延びる支持アームのそれぞれの端部は、流体流からの圧力に応じて、拡張して管の内壁と接触するように構成され得る。
【００１４】
いくつかの実施形態では、半径方向に延びる支持アームは、管の直径の縮小または他の障害物に応じて圧縮可能であり、かつ管の直径の増大に応じて拡張可能であってよい。アームは、管の内壁と接触し、膜を、内壁から離れた１つ以上の実質的に一定の距離に維持するように、構成され得る。いくつかの実施形態では、アームは、膜が管の内壁の円周を実質的に覆うように、感知要素および／または膜にそれぞれ連結され得る。
【００１５】
複数の膜および／または感知要素を含むシステムは、感知要素に連結された少なくとも１つのプロセッサも含み得る。プロセッサは、感知要素からの複数の同時発生する過渡出力の比較に基づいて、流体漏れと、誤った漏れ検出とを区別するように構成され得る。例えば、プロセッサは、感知要素からの同時発生する過渡出力のうちの２つ以上が膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成され得る。さらなる例として、プロセッサは、感知要素からの同時発生する過渡出力のうちの１つが膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、流体漏れを検出するように構成され得る。
【００１６】
システムは、位置エンコーダーおよび慣性測定装置のうちの少なくとも一方を含むこともできる。位置エンコーダーは、半径方向に延びる支持アームに連結され得、プロセッサは、位置エンコーダーが半径方向に延びる支持アームのうちの少なくとも１つの位置の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成され得る。同様に、慣性測定装置が含まれる実施形態では、プロセッサは、慣性測定装置に連結され得、また、慣性測定装置がシステムの回転速度の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成され得る。
【００１７】
管内漏れ検出システムの別の例示的な実施形態は、膜と、膜に埋め込まれた感知要素と、支持構造体と、を含む。支持構造体は、感知要素および膜のうちの少なくとも一方に連結され、管内漏れの調査が実施されている管の内壁に隣接して、膜を位置づけるように構成される。膜は、内壁での流体漏れによって吸引力が生じるのに応じて、引っ張られて内壁と接触するように構成される。流体漏れは、感知要素からの、膜における引っ張り力またはひずみを示す過渡出力に基づいて、検出される。
【００１８】
膜および感知要素は、流体が管を通って活発に流れている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成され得る。同様に、膜および感知要素は、管を通って動いている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成され得る。膜は、流体流の軸方向への伸びに応じて、膜および感知要素の固有周波数を最大化するように構成された、断面厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、管の内壁に面する膜の表面は、流体流の軸方向への伸びに応じて、膜および感知要素の固有周波数を最小化するように構成された、断面積を有し得る。膜は、管の内壁に面する、ざらざらした表面を有し得る。いくつかのこのような実施形態では、ざらざらした表面は、膜が引っ張られて内壁と接触したときに膜と内壁との間の摩擦力を増大させる、くぼみのある表面であってよい。
【００１９】
いくつかの実施形態では、埋め込まれた感知要素を含む膜の領域の硬さが、膜の周囲領域の硬さより低くてよい。埋め込まれた感知要素を含む膜の領域は、例えば第１のゴム材料で作られ得、膜の周囲領域は、例えば第２のゴム材料で作られ得、第１のゴム材料の硬さは、第２のゴム材料の硬さより低い。感知要素が膜に埋め込まれるいくつかの実施形態では、埋め込まれた感知要素を含む膜の領域は、膜の周囲領域の断面積より小さい断面積を有し得る。
【００２０】
感知要素は、膜における引っ張り力またはひずみに関連する、可変電気インピーダンスを有し得る。いくつかのこのような実施形態では、感知要素は、導電性コード、導電性布地、導電性ポリマー、導電性複合材料、および伸縮性合金のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００２１】
支持構造体は、膜を、それによって感知要素を、支持構造体に連結する機構を含み得る。この機構は、管の内壁上の障害物または押し出し品が管の内壁から膜を押し離したときに、流体流の軸方向への伸びに応じて、膜および感知要素の固有周波数を人工的に減衰させるように構成され得る。機構は、流体漏れにより膜が管の内壁に向かって引っ張られたときに、流体流の軸方向への伸びに応じて、同じように膜の固有周波数を減衰させないように、さらに構成され得る。いくつかの実施形態では、機構は、膜を支持構造体に連結するスロットを含む。このスロットは、管の内壁上の障害物または押し出し品が膜を押してスロットの底部と接触させると、流体流の軸方向への伸びに応じて、膜および感知要素の固有周波数を人工的に減衰させるように構成され得る。流れで駆動されるロボットが支持構造体に連結され得る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、支持構造体は、スロットに連結された端部を有する、少なくとも１つの半径方向に延びる支持アームを含み得る。支持アームの端部の外壁は、管の内壁と接触し、膜をスロットの内側に配置された状態に維持し、それによって、感知要素を、管の内壁から離れた実質的に一定の距離に維持するように、構成され得る。プロセッサが、感知要素に連結され得る。プロセッサは、流体流の軸方向への伸びに応じて、感知要素の過渡出力の卓越周波数が膜および感知要素の固有周波数未満となることに応じて、管の内壁上の障害物または押し出し品を検出するように構成され得る。プロセッサを含むいくつかの実施形態では、プロセッサは、流体流の軸方向への伸びに応じて、感知要素の過渡出力の卓越周波数が膜および感知要素の固有周波数以上となることに応じて、流体漏れを検出するように構成されることもできる。
【００２３】
いくつかのシステムは、２つ以上の膜、感知要素、および／または支持構造体を含み得る。例えば、システムは、複数の膜、複数の感知要素を含み得、支持構造体は、複数の半径方向に延びる支持アームを含み得る。感知要素は、複数の膜にそれぞれ連結され得、半径方向に延びる支持アームは、感知要素および／または膜にそれぞれ連結され得る。複数の感知要素および膜は、起こり得る管内漏れを識別するために、管内の流体流の軸方向に実質的に平行に、またはこれと一致して配されるように構成され得、半径方向に延びる支持アームのそれぞれの端部は、流体流からの圧力に応じて、拡張して管の内壁と接触するように構成され得る。
【００２４】
いくつかの実施形態では、半径方向に延びる支持アームは、管の直径の縮小または他の障害物に応じて圧縮可能であり、かつ管の直径の増大に応じて拡張可能であってよい。アームは、管の内壁と接触し、膜を、内壁から離れた１つ以上の実質的に一定の距離に維持するように、構成され得る。いくつかの実施形態では、アームは、膜が管の内壁の円周を実質的に覆うように、感知要素および／または膜にそれぞれ連結され得る。
【００２５】
複数の膜および／または感知要素を含むシステムは、感知要素に連結された少なくとも１つのプロセッサも含み得る。プロセッサは、感知要素からの複数の同時発生する過渡出力の比較に基づいて、流体漏れと、誤った漏れ検出とを区別するように構成され得る。例えば、プロセッサは、感知要素からの同時発生する過渡出力のうちの２つ以上が膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成され得る。さらなる例として、プロセッサは、感知要素からの同時発生する過渡出力のうちの１つが膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、流体漏れを検出するように構成され得る。
【００２６】
システムは、位置エンコーダーおよび慣性測定装置のうちの少なくとも一方を含むこともできる。位置エンコーダーは、半径方向に延びる支持アームに連結され得、プロセッサは、位置エンコーダーが半径方向に延びる支持アームのうちの少なくとも１つの位置の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成され得る。同様に、慣性測定装置が含まれる実施形態では、プロセッサは、慣性測定装置に連結され得、また、慣性測定装置がシステムの回転速度の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成され得る。
【００２７】
管内の流体漏れを検出する方法の例示的な一実施形態は、管内に配された管内漏れ検出システムの膜に連結された感知要素から、過渡出力信号を受信することを含む。感知要素および膜は、連結されており、管内の流体流の軸方向に実質的に平行であるか、またはこれに一致して配されている。方法は、受信された過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することをさらに含む。受信された過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜における引っ張り力またはひずみを示すと判断されたら、管内の流体漏れの存在が示される。
【００２８】
いくつかの実施形態では、感知要素からの過渡出力信号は、感知要素の電気インピーダンスの変化を表す過渡電圧信号である。このような実施形態では、受信された過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することは、過渡電圧信号を、感知要素のインピーダンスと引っ張り力またはひずみとの所定の関係に基づいて、膜における引っ張り力またはひずみを表す過渡信号に変換することと、膜における引っ張り力またはひずみを表す過渡信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上を含むかどうか判断することと、を含み得る。大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える場合、管内の流体漏れの存在が示され得る。
【００２９】
方法は、管内漏れ検出システムに連結された１つ以上の位置エンコーダーおよび／または１つ以上の慣性測定装置から出力信号を受信することと、位置エンコーダーおよび慣性測定装置のうちの１つ以上からの出力信号に基づいて、管内の流体漏れの表示が、誤りであるかどうか判断することと、を含み得る。管内の流体漏れの表示が誤りであると判断された場合、方法は、管内の流体漏れの不存在を示すか、または、管内の流体漏れの存在の表示を防止することを含み得る。いくつかの実施形態では、閾値引っ張り力または閾値ひずみは、過渡出力信号の大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上であってよい。
【００３０】
いくつかの実施形態では、方法は、管内漏れ検出システムの複数の膜にそれぞれ連結された複数の感知要素から複数の過渡出力信号を受信することを含み得る。感知要素および膜は、連結されて、管内の流体流の軸方向に実質的に平行であるか、またはこれに一致して配され得る。方法は、受信された過渡出力信号のうちの１つ以上が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、複数の膜のうちの１つ以上における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することをさらに含み得る。管内の流体漏れの存在は、複数の受信された過渡出力信号のうちの１つのみが、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える場合に、示され得る。いくつかのそのような実施形態では、複数の感知要素からの複数の過渡出力信号はそれぞれ、それぞれの感知要素の電気インピーダンスの変化を表す過渡電圧信号であってよい。このような実施形態では、受信された過渡出力信号のうちの１つ以上が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、複数の膜のうちの１つ以上における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することは、過渡電圧信号を、複数の感知要素のインピーダンスと引っ張り力またはひずみとの所定の関係に基づいて、複数の膜における引っ張り力またはひずみを表す複数の過渡信号に変換することを含み得る。決定するステップは、複数の膜における引っ張り力またはひずみを表す過渡信号のうちの１つ以上が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上を含むかどうかを判断することをさらに含み得る。複数の受信された過渡出力信号のうちの１つのみが、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える引っ張り力またはひずみを示すと判断されたら、管内の流体漏れの存在が示され得る。
【００３１】
感知要素は、感知要素によって提供されてその後受信される過渡出力信号を決定するために１つ以上のパラメータを測定することができ、管内の流体流は、パラメータが感知要素によって測定されると活発になり得る。いくつかの実施形態では、方法は、起こり得る管内漏れを識別するために管を通じて管内漏れ検出システムを動かすように、流れで駆動されるロボットを管内に配することを含み得る。
【００３２】
管内の流体漏れを検出する別の例示的な実施形態は、管内に配された管内漏れ検出システムの膜に連結された感知要素から過渡出力信号を受信することと、感知要素からの過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することと、を含む。過渡出力信号が、閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜における引っ張り力またはひずみを示す場合、方法は、流体流の軸方向への伸びに応じて、感知要素の過渡出力の卓越周波数を、膜および感知要素の固有周波数と比較することを含む。方法は、流体流の軸方向への伸びに応じた、感知要素の過渡出力の卓越周波数と、膜および感知要素の固有周波数との比較に基づいて、流体漏れまたは誤った流体漏れが管内に存在するかどうかを判断することをさらに含む。
【００３３】
流体漏れまたは誤った流体漏れが管内に存在するかどうかを判断することは、流体流の軸方向への伸びに応じて、感知要素の過渡出力の卓越周波数が膜および感知要素の固有周波数以上であることを判断するのに応じて、流体漏れを検出することを含み得る。あるいは、またはさらに、流体漏れまたは誤った流体漏れが管内に存在するかどうかを判断することは、流体流の軸方向への伸びに応じて、感知要素の過渡出力の卓越周波数が膜および感知要素の固有周波数より小さいと判断することに応じて、誤った流体漏れを検出することを含み得る。
【００３４】
いくつかの実施形態では、感知要素からの過渡出力信号は、感知要素の電気インピーダンスの変化を表す過渡電圧信号である。このような実施形態では、感知要素からの過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することは、過渡電圧信号を、感知要素のインピーダンスと引っ張り力またはひずみとの所定の関係に基づいて、膜における引っ張り力またはひずみを表す過渡信号に変換することと、膜における引っ張り力またはひずみを表す過渡信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上を含むかどうかを判断することと、を含み得る。大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える場合、管内の流体漏れの存在が示され得る。
【００３５】
感知要素および膜は、起こり得る管内漏れを識別するために管内の流体流の軸方向に実質的に平行であるか、またはこれに一致して配され得る。いくつかの実施形態では、感知要素は、感知要素によって提供されてその後受信される過渡出力信号を決定するために１つ以上のパラメータを測定することができ、管内の流体流は、パラメータが感知要素によって測定されると活発になり得る。いくつかの実施形態では、方法は、起こり得る管内漏れを識別するために管を通じて管内漏れ検出システムを動かすように、流れで駆動されるロボットを管内に配することを含み得る。
【００３６】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する、添付図面は、例示的な実施形態を示すものであり、前述した概説および以下に示す詳細な説明と共に、さまざまな実施形態の特徴を説明するのに役立つ。
【００３７】
〔詳細な説明〕
本明細書に開示するシステム、装置、および方法の構造、機能、製造、および使用の原理の全体的な理解を提供するため、特定の例示的な実施形態を説明する。これらの実施形態のうちの１つ以上の実施例が、添付図面に示されている。当業者は、本明細書で具体的に説明され、添付図面に示される、システム、装置、および方法が、非限定的な例示的実施形態であること、また、本開示の範囲が、特許請求の範囲によってのみ定められることを、理解するであろう。１つの例示的な実施形態と関連して示されるか、または記載される特徴部は、他の実施形態の特徴部と組み合わせられ得る。このような改変および変形体は、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。本開示では、さまざまな実施形態の同様の符号の構成要素は、それらの構成要素が同様の性質のものであり、かつ／または同様の目的に役立つ場合に、概して同様の特徴を有する。当業者は、本開示を鑑みれば、さまざまな図面にわたる同様の符号の構成要素が類似しているさまざまな場合を理解するであろう。
【００３８】
本開示は、水が管を通って活発に流れている間に管内漏れを検出させ、さらに、漏れの存在と管内の障害物の存在との差を識別するように構成された、さまざまなシステム、装置、および方法に関する。さまざまなシステム、装置、および方法は、本開示の趣旨から逸脱せずに、他の流体および／または気体が管を通って活発に流れている間に管内漏れを検出させるのに使用されることもできる。システム、装置、および方法は、膜および感知要素が管を通る流体の流れの方向に配されている、すなわち、膜および感知要素が管を通る流れの方向と一致しているか、またはこれにほぼ平行である、構成を提供し、感知要素によって測定される１つ以上のパラメータは、漏れの存在を検出するのに使用され得る。さらに、別の状況では管内の漏れを示し得るパラメータが、例えば、管内の何らかの形態の障害物（例えば、管内の泥、さび、結節（tuberculation）、押し出し品、他の物体、エルボーまたはベンドなど）によって生じているかもしれない漏れの誤った識別として、識別されることを可能にする、特徴部が、システム、装置、および方法に組み込まれている。
【００３９】
本開示が動作するように設計されているものと同じような、管の活発な流動環境では、本明細書で提供される漏れ検出システムまたは装置の膜は、およそ流体流の速度で管を通って動くことができる。流体流と共に動く間、漏れ検出システムが漏れ口を通る際に膜を伸ばすか、またはひずませる摩擦力は、高周波入力またはインパルス入力と同様であってよい。周辺の流体の慣性によって妨げられる、既存の管内漏れ検出システムは、このような高周波入力に反応することができず、よって、活発な流体流と共に動く間は、管内漏れを検出することができない。活発な流体流は、約０．１ｍ／ｓ以上の流速を特徴とし得る。いくつかの都市の水分配システムで観察される典型的な活発な水流は、おおよそ約０．４ｍ／ｓ〜約１ｍ／ｓの範囲の流速を有し得るが、本開示と共に使用される流速は、その範囲より速くても遅くてもよい。その結果、既存の低帯域幅の漏れ検出システムは、流体流がないか、または流量が無視できる、静的流動環境でのみ動作し得る。
【００４０】
活発な流体流と共に動く間に稼働中の流体管システムの管内漏れを検出するように構成された、管内漏れ検出システムおよび装置、ならびに関連方法のさまざまな実施形態が、本開示で提供される。システムおよび装置は、誘発された圧力勾配が、漏れ口近くの領域で局所化される、管内の小さな漏れを検出するようにさらに構成され得る。さらに、システムおよび装置は、システムまたは装置が管を通って動く際に、管の内壁上のさまざまな障害物または押し出し品に適合するように構成され得る。なお、さらに、システムおよび装置は、漏れと、誤った漏れ検出を生じ得る管内の障害物とを、識別するようにさらに構成され得る。本明細書で提供される、システム、装置、および方法は、水、気体、および油を含むがこれらに制限されない、大部分の任意の既知の流体中で使用され得る。
【００４１】
図２は、管内漏れ検出システム２００の例示的な一実施形態の略図である。追加の議論および説明から判断できるように、例示される概略図は、本開示で提供されるシステムのうちのいくつか（例えば図１２に示すシステム）の断面と考えることができる。図示のとおり、システム２００は、感知要素２１０と、膜２２０と、支持構造体２３０と、を含む。膜２２０は、膜における引っ張り力に応じて、伸びるか、またはひずむように構成され得る。例えば、膜２２０が管２０２の壁にある漏れ口に遭遇すると、漏れの源における圧力勾配により、吸引力が生じ、これが、膜２２０を引っ張って管の内壁と接触させる。システム２００が流体流の軸方向（例えば、図２では左から右）に動き続けると、内壁の摩擦力で膜２２０が引っ張られ、膜は伸びて、かつ／またはひずむ。
【００４２】
膜の伸びまたはひずみを検出するため、感知要素２１０は、膜２２０に連結される。感知要素２１０は、膜を伸ばす引っ張り力を検出するように構成された力センサーであってよい。感知要素２１０は、代わりに、またはさらに、膜を伸ばす引っ張り力によって生じる膜のひずみまたは変形を検出する、変位センサーであってもよい。例えば、感知要素２１０は、加えられる伸びまたはひずみに関連する１つ以上の電気特性（例えば、インピーダンス）を有する材料で作られ得る。したがって、膜２２０における伸びまたはひずみは、膜が経験する伸びまたはひずみを、対応する感知要素２１０に加え、加えられた伸びまたはひずみに応じた感知要素のインピーダンスまたは他の電気特性の変化を測定することによって、検出され得る。いくつかの実施形態では、測定されるインピーダンスの変化は、感知要素の外形および材料と関連付けられる所定の関係または相関に従って、対応する伸び（力）またはひずみ（変位）信号に変換され得る。当業者は、本開示を鑑みれば、使用され得る他のタイプの感知要素、ならびに測定され得る他のパラメータを認識するであろうし、そのような感知要素およびパラメータの使用は、本開示の趣旨から逸脱するものではない。
【００４３】
前述したように、膜が活発な流体流と共に動くと、膜における伸びまたはひずみは、高周波入力またはインパルスとして特徴づけられ得る。感知要素２１０がこのような高周波入力を検出するのを可能にするため、感知要素２１０および膜２２０は、管２０２内の流体流の軸方向と実質的に平行に、またはこれと一致して、配され得る。例えば、感知要素２１０は、流体流の軸方向と実質的に平行に、またはこれと一致して配された、それぞれの膜２２０に埋め込まれるか、または直接連結され得る。膜２２０および埋め込まれた感知要素２１０は、管の内壁の側面、四分円部分（quadrant）、または他のセクションに面するように、その主要表面（すなわち、大きい断面積を有する表面）によって、流体流の軸方向と実質的に平行に、またはこれと一致して、配され得る。したがって、感知要素２１０および膜２２０を流体流と整列させることによって、流れの軸方向における感知要素２１０および膜２２０の動きは、流体の慣性による妨げが最小限になる。これにより、感知要素２１０および膜２２０は、システム２００が活発な流体流と共に動くと、流体流の軸方向に、より容易に伸び、膜における伸びまたはひずみの高周波インパルスを検出することができる。
【００４４】
支持構造体２３０は、感知要素２１０および／または膜２２０に連結され、管２０２の内壁に隣接して膜２２０を位置づけるように構成され得る。支持構造体２３０は、管直径の変化、および管２０２内で遭遇する他の障害物または押し出し品に適合するよう拡張するかまたは縮むように構成された、バネ仕掛けの傘のような構造体であってよい。例えば、支持構造体２３０は、共通のハブ２３４から半径方向に延びる支持アームまたはシャフト２３２を含み得る。流体が管２０２内を流れると、流体流は、システム２００が管を通って動く際に、半径方向に延びる支持アーム２３２が拡張し、それによって、管２０２の内壁との接触を維持するように、支持構造体２３０を押すことができる。逆に、システム２００が障害物（例えば、管直径の縮小）に遭遇すると、障害物および／または流体流は、１つ以上の半径方向に延びる支持アーム２３２を押し下げ、それによって支持構造体２３０を圧縮することができる。１つ以上の位置エンコーダーは、支持アーム２３２が延びるかまたは縮む際の支持アーム２３２の構成を観察するように、支持アーム２３２に連結され、よって、管２０２の直径変化および障害物の存在を示すことができる。感知要素２１０および／または膜２２０は、半径方向に延びる支持アーム２３２の末端部２３６に取り付けられ得る。
【００４５】
感知要素２１０は、膜２２０と支持構造体２３０との間の相対的な伸びまたはひずみを、最も高い感度で測定するために、膜２２０と支持構造体２３０との間に設置され得る。膜２２０は、管２０２の流体流の軸方向に実質的に平行に、またはこれと一致して配され得、流体流の軸方向への膜２２０の動きまたは変位は、流体の慣性による妨げが最小となる。よって、膜２２０が流体流の軸方向に引っ張られると、膜２２０は、流体流の軸方向に容易に伸びるかまたはひずむことができる。対照的に、支持構造体２３０は、管２０２内の流体流の軸方向に実質的に垂直に配され得、流体流の軸方向への支持構造体２３０の動きまたは変位は、支持構造体２３０周辺の流体の慣性によって大きく妨げられる。したがって、支持構造体２３０は、膜２２０における引っ張り力が支持構造体２３０に伝達されると、流体流の軸方向に逆らって無視できる程度に動き得る。感知要素２１０が（流体流の軸方向に容易に伸びるかまたはひずむ）膜２２０と（流体流の軸方向に逆らって無視できる程度に動く）支持構造体２３０との間に設置されると、感知要素２１０は、小さい引っ張り力が膜に存在していても膜２２０と支持構造体２３０との間の相対的な伸びまたはひずみを容易に検出し得る。
【００４６】
図２は、２つの半径方向に延びるアーム２３２から延びる２つの膜２２０および２つの感知要素２１０のみを示しているが、任意の数の膜、感知要素、およびアームを、本開示の趣旨から逸脱することなく、使用することができる。膜２２０、感知要素２１０、および半径方向に延びる支持アーム２３２の数は、漏れ検出のため管の断面の円周全体を覆うように選択され得る。例えば、各膜２２０が円の９０°にわたる場合、支持構造体２３０は、管断面の各四分円部分を実質的に覆うように、４つの感知要素２１０および４つの膜２２０に連結された４つの半径方向に延びるアーム２３２を含み得る。各膜２２０および感知要素２１０の対は、膜２２０が覆う管断面の四分円部分における漏れを検出し、漏れ口の半径方向位置がその四分円部分内部にあることを示すように、構成され得る。このような構成は、少なくとも図１３Ａおよび図１３Ｂを参照して、以下でさらに詳細に論じる。管断面の円周は、漏れ口のより正確な半径方向位置が望まれる場合は、４つを超える四分円部分に分割され得る。同様に、オプションとして、追加の膜および感知要素が、重なり合って層にされ、かつ／または、隣接する膜間に配された開口部内に入れられて、膜間に存在し得るいかなるギャップも埋めることができる。
【００４７】
図３は、感知要素２１０と膜２２０との何らかの組み合わせと、支持構造体２３０との間に配された連結機構の例示的な一実施形態の概略図である。図示のとおり、剛性スロット構造体３００が、半径方向に延びるアーム２３２の末端部２３６に接続され得る。剛性スロット構造体３００は、膜２２０および／またはこれに連結された感知要素２１０を受容し、かつゆるく保持するように構成され得る。半径方向に延びるアーム２３２の末端部２３６および剛性スロット構造体３００は、スロット構造体の内側に設置された膜２２０および感知要素２１０を、管２０２の内壁から離して、実質的に一定の距離またはギャップサイズＨのところに位置づけるようにさらに構成され得る。実質的にという用語は、システム２００が移動する間に起こり得る無視できる量の動きが存在し得ると当業者が認識するとおり、この文脈で、また本明細書の他の文脈で使用される。
【００４８】
膜２２０と内壁との間のギャップサイズＨは、低圧管内の小さい漏れを含む、小さい漏れの検出を可能にするように構成され得る。例えば、小さい漏れでは、誘発される急速な圧力低下は、漏れ口付近の小さい領域内に限られ得る。したがって、ギャップサイズは、スロットの内側に設置された膜２２０および感知要素２１０を、管２０２の内壁に接触せずにその壁にできるだけ近い実質的に一定の距離に維持するように構成され得る。ギャップサイズは、システム２００が使用されている管のサイズおよび構成、システム２００で使用されるさまざまな構成要素のサイズおよび構成、流量、低いライン圧力量、ならびに、起こり得る既知の障害物、欠陥、および漏れのサイズを含むがこれらに制限されない、さまざまな要因によって決まり得る。さらに、ギャップサイズが一定の距離となるよう設計される範囲で、当業者は、システム２００が管を通って動くとギャップサイズが使用中に変化し得ることを認識するであろう。このような動きは、設計されたギャップサイズによって包含されることが理解される（例えば、約２ｍｍのギャップサイズは、そのギャップサイズの上下で、約０．１ｍｍ、０．２ｍｍなどといった妥当な量変化し得る）。ギャップサイズＨは、おおよそ約０．５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲であってよく、いくつかの例示的な実施形態では、ギャップサイズＨは、約４ｍｍの平均直径サイズを有し、かつおおよそ約８０ｋＰａ〜約２００ｋＰａ（約０．８バール〜約２バール）の範囲の低いライン圧力を有する穴によって生じた漏れを検出するように、約２ｍｍである。他のギャップサイズおよび圧力も、本開示の趣旨から逸脱することなく、使用され得る。
【００４９】
ギャップを作り出すため、半径方向に延びる支持アーム２３２の末端部２３６は、曲げられ得る。例えば、図３は、約９０°のベンドを有する支持アーム２３２の末端部２３６を示すが、他の角度範囲が可能である。したがって、支持構造体２３０がその拡張状態にあるとき、ベンド３０２の頂点は、システム２００が管２０２を通る活発な流れと共に動くと、内壁と直接接触し得る。よって、ギャップサイズＨは、ベンド３０２の頂点と剛性スロット構造体３００との間の距離に、内壁に隣接する剛性スロット構造体３００の上部の厚さを足したものとなるように構成され得る。
【００５０】
図４Ａ〜図４Ｄは、システム２００が流体漏れと漏れの誤った検出とを機械的に区別する能力を示す。さらに具体的には、システム２００が、流体漏れと、誤った検出を誘発し得る障害物または押し出し品とを区別することができるように、剛性スロット構造体３００は、障害物または押し出し品が膜に衝突するか、または別様に係合するときに、流体流の軸方向への伸びに応じて、膜の固有周波数を人工的に減衰させるように構成され得る。膜の固有周波数は、膜および感知要素が伸びた状態からゆるめられた（related）後で、膜および感知要素が流体流（例えば、水、気体など）の存在下で自然に振動する周波数である。
【００５１】
例えば、図４Ａに示すように、吸引力が流体漏れ口４０２によって生じると、膜２２０は、内壁の摩擦によって引っ張られるのに応じて、引っ張られて管２０２の内壁と接触し、伸びることができ、システム２００全体は、流体流と共に（例えば、図４Ａでは右に）動く。システム２００全体が動いているので、膜２２０の引っ張りは一時的なものであり、膜２２０は、膜２２０が流体漏れ口４０２を完全に通過した直後に、その引っ張りから解放される。膜２２０および感知要素２１０が剛性スロット構造体３００によってゆるく保持されるので、管２０２の内壁に向かう膜の動きは、小さすぎて、スロット３００と膜２２０または感知要素２１０との間に任意の高摩擦接触を引き起こすことができず、膜２２０および感知要素２１０は、その固有周波数で流体流の軸方向に振動し得る。よって、図４Ｂのグラフ４０４に示すように、流体流の軸方向に膜２２０が迅速に引っ張られその後解放されるのに応じて、感知要素２１０によって生成される過渡応答４０６は、流体流の軸方向への伸びに応じた膜２２０および感知要素２１０の合計の固有周波数（例えば、約２５Ｈｚ）に等しい卓越周波数を有することもできる。
【００５２】
しかしながら、図４Ｃに示すように、障害物または押し出し品４０８が膜２２０を管２０２の内壁から押し離すと（例えば、膜２２０が管２０２の内壁と角度を形成し、その角度は、おおよそ約５°〜約９０°の範囲のどこかである）、膜２２０および感知要素２１０は、押されて、剛性スロット構造体３００の底部と接触し得る。膜および感知要素が剛性スロット構造体の底部と接触した状態で、膜２２０には２つの対向する摩擦力があり得る。第１の摩擦力は、管２０２の内壁および障害物４０８からのものである。図４Ａの流体漏れによる摩擦力と同様に、第１の摩擦力は、膜２２０がシステム２００全体と共に右に動いて障害物４０８を通り過ぎる前に、膜２２０を一時的に伸ばすことができる。よって、第１の摩擦力は、（例えば、図４Ｃにあるように）左に引っ張り、これは、流体流の軸方向およびシステム２００全体の動きとは反対である。第２の摩擦力は、スロット３００からのものである。障害物４０８が膜２２０および感知要素２１０を押して剛性スロット構造体３００の底部と接触させると、膜２２０および感知要素２１０上の、特にそれらがスロットエッジ３０１と接触する領域には、スロット３００の大きい第２の摩擦力がある。膜を引っ張る流体漏れの場合には存在しない、この追加の第２の摩擦力は、第１の摩擦力に対抗し、膜２２０および感知要素２１０が伸びるのを防ぐ。したがって、スロット３００の第２の摩擦力は、膜２２０および感知要素２１０の伸びまたはひずみを妨げ、流体流の軸方向への伸びに応じた膜２２０および感知要素２１０の合計の固有周波数を減少させる。よって、膜２２０がある角度で引っ張られているときに膜の反応を人工的に減衰させることによって、障害物に対するシステムの反応は、漏れに対するシステムの反応より遅くなる。例えば、図４Ｄのグラフ４１０に示すように、ある角度で膜２２０が迅速に引っ張られその後解放されるのに応じて感知要素２１０によって生成される過渡応答４１２は（例えば、膜２２０は、引っ張られている間、管壁２０２から約１０°の角度で示されている）、流体流の軸方向への伸びに応じた膜２２０および感知要素２１０の合計の固有周波数（例えば、約２５Ｈｚ）より著しく低い卓越周波数（例えば、約１０Ｈｚ未満）を有し得る。この卓越周波数は、感知要素２１０によって生成される過渡応答の、立ち上がりエッジ、立ち下りエッジ、またはそれら両方の組み合わせで、測定される。
【００５３】
したがって、人工的に減衰させるための機構として剛性スロット構造体３００を使用することによって、感知要素２１０に連結されたプロセッサ（不図示であるが、図５および関連する説明を参照のこと）は、感知要素２１０によって生成された過渡出力の卓越周波数に基づいて、流体漏れと、管の内壁上の障害物または押し出し品とを区別するように構成され得る。例えば、過渡出力の卓越周波数が、流体流の軸方向への伸びに応じた膜２２０および感知要素２１０の所定の合計の固有周波数より低い場合、プロセッサは、感知要素２１０が漏れではなく障害物または押し出し品を検出したことを、検出または推測することができる。逆に、感知要素２１０によって生成される過渡出力の卓越周波数が、流体流の軸方向への伸びに応じた膜２２０および感知要素２１０の所定の合計の固有周波数以上である場合、プロセッサは、感知要素２１０が流体漏れを検出したことを、検出または推測することができる。膜２２０は、引っ張られて流体漏れ口４０２で壁と接触したときに剛性スロット構造体３００の上部に接触し得るが、結果として生じ得る減衰量は、膜をスロット３００の底部に押し付ける障害物または押し出し品によって生じる人工的な減衰より著しく少ない。いくつかの実施形態では、プロセッサは、障害物と関連付けられた人工的に減衰された信号と、流体漏れと関連付けられた、より高い周波数の信号とを区別するために、２つ（または、当業者に理解されるであろうような、任意の他の妥当な数）の帯域フィルタを使用し得る。
【００５４】
図５は、管内漏れ検出システム（例えば２００）と共に動作され得、また、流体漏れを検出し、かつ／または流体漏れと誤った流体漏れとを区別するように構成され得る、コンピューティングデバイス５００の構成要素の例示的な一実施形態を示す概略図である。コンピューティングデバイス５００は、コンピューティングデバイス５００に動力を供給し、その動作を制御するのに使用される、さまざまな回路および他の電子部品を含み得る。コンピューティングデバイス５００は、プロセッサ５１４と、メモリ５１２と、感知要素５１０と、１つまたは複数の慣性測定装置（ＩＭＵ）５１６と、１つまたは複数の位置エンコーダー５１８と、ネットワーク通信プロセッサ５２２と、電源５２４と、を含み得る。
【００５５】
いくつかの実施形態では、プロセッサ５１４は、任意のプログラム可能なマイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、または１つもしくは複数のマルチプロセッサチップであってよく、これらは、ソフトウェア命令（例えば、アプリケーション）によって、さまざまな機能を実行するように構成され得、その機能には、感知要素５１０のうちの１つ以上の過渡出力信号から流体漏れを検出し、感知要素５１０、ＩＭＵ５１６、位置エンコーダー５１８、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上の出力に基づいて、流体漏れと、誤った流体漏れとを区別することが含まれる。ソフトウェア命令および／またはソフトウェアアプリケーションは、それらがアクセスされてプロセッサ５１４にロードされる前に、メモリ５１２に記憶され得る。プロセッサ５１４は、さらに、または代わりに、このようなソフトウェア命令および／またはアプリケーションを記憶するのに十分な内部メモリを含み得る。
【００５６】
メモリ５１２は、プロセッサが実行可能な命令を記憶し得る。メモリ５１２は、感知要素５１０、ＩＭＵ５１６、もしくは位置エンコーダー５１８、またはそれらの任意の組み合わせからの、プロセッサ５１４によって測定されたデータを記憶することもできる。メモリ５１２は、揮発性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリすなわちＲＡＭ）、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）、またはこれらの組み合わせであってよい。メモリ５１２は、プロセッサ５１４に含まれる内部メモリ、プロセッサ５１４外部のメモリ、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、プロセッサは、感知要素５１０、ＩＭＵ５１６、位置エンコーダー５１８、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上からの出力データをメモリ５１２に記憶させて、流体漏れを検出し、かつ／または処理後の動作でそのような出力に基づいて流体漏れと誤った流体漏れとを区別するように構成された、離れたコンピューティングデバイス（不図示）（例えば、コンピュータ、モバイルデバイスなど）によって後でアクセスされるようにすることができる。
【００５７】
プロセッサ５１４は、流体漏れの検出および／または管内の流体漏れの検出もしくは不検出と関連付けられた他のデータを、離れたコンピューティングデバイス（不図示）に伝えるために、ネットワーク通信プロセッサ５２２に連結され得る。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ５１４は、感知要素５１０のうちの１つ以上の過渡出力信号から流体漏れを検出し、感知要素５１０、ＩＭＵ５１６、位置エンコーダー５１８、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上の出力に基づいて、流体漏れと、誤った流体漏れとを区別する、動作を実行し得る。いくつかの実施形態では、プロセッサは、感知要素５１０、ＩＭＵ５１６、位置エンコーダー５１８、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上からの出力データを、流体漏れを検出し、かつ／または処理後の動作でそのような出力に基づいて流体漏れと誤った流体漏れとを区別するように構成された、離れたコンピューティングデバイス（不図示）に、ネットワーク通信プロセッサ５２２を介して、伝えることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ネットワーク通信プロセッサ５２２は、アンテナを介して、無線で、離れたコンピューティングデバイスから信号を受信し、かつ／または離れたコンピューティングデバイスに信号を送信するように構成された、無線周波数（ＲＦ）プロセッサであってよい。ネットワーク通信プロセッサ５２２は、送信のみのプロセッサまたは双方向トランシーバープロセッサであってよい。例えば、ネットワーク通信プロセッサ５２２は、信号を送信および／または受信するための、単一のトランシーバーチップ、または複数のトランシーバーチップの組み合わせを含み得る。ネットワーク通信プロセッサ５２２は、サポートされる通信タイプに応じて、いくつかの無線周波数帯域のうちの１つ以上で動作し得る。ネットワーク通信プロセッサ５２２は、常に、所定のスケジュールで、所定の場所で、またはそれらの任意の組み合わせで、動作するように構成され得る。
【００５８】
プロセッサ５１４、メモリ５１２、感知要素５１０、少なくとも１つのＩＭＵ５１６、少なくとも１つの位置エンコーダー５１８、およびネットワーク通信プロセッサ５２２、ならびにコンピューティングデバイス５００の任意の他の電子部品は、電源５２４によって動力を供給され得る。いくつかの実施形態では、電源５２４は、バッテリ、太陽光電池、または他のタイプの環境発電電源（energy harvesting power supply）であってよい。当業者は、本開示を鑑みれば、本開示の趣旨から逸脱することなく、コンピューティングデバイス５００、または少なくともそのさまざまな構成要素を、本明細書で提供されるさまざまなシステム（例えば、システム２００）に実装する方法を理解するであろう。
【００５９】
図６は、管内の流体漏れを検出し、流体漏れと誤った流体漏れとを区別する方法６００の例示的な一実施形態を示す。図１〜図６を参照すると、方法６００の動作は、管内漏れ検出システムのコンピューティングデバイス（例えば、５００）、特にコンピューティングデバイス内部のプロセッサ（例えば、５１４）によって、実行され得る。
【００６０】
ブロック６１０では、プロセッサは、管内漏れ検出システム（例えば、２００）の膜（例えば、２２０）に連結された感知要素（例えば、２１０）から過渡出力信号を受信し得る。感知要素および膜は、連結されて、管内の流体流の軸方向に実質的に平行であるか、またはこれに一致して配され得る。例えば、感知要素からの過渡出力信号は、感知要素の電気インピーダンスの変化を表す過渡電圧信号であってよい。
【００６１】
ブロック６２０では、プロセッサは、受信された過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜２２０における引っ張り力（例えば、伸び）またはひずみ（例えば、変位もしくは変形）を示すかどうかを判断し得る。閾値引っ張り力または閾値ひずみは、大きさ、周波数閾値、またはこれら両方の組み合わせであってよい。いくつかの実施形態では、受信された過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することは、過渡電圧信号を、感知要素のインピーダンスと引っ張り力またはひずみとの所定の関係に基づいて、膜における引っ張り力またはひずみを表す過渡信号に変換することを含み得る。いったん変換されたら、プロセッサは、膜における引っ張り力またはひずみを表す過渡信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、大きさおよび／または卓越周波数を含むかどうかを判断し得る。
【００６２】
ブロック６３０では、受信された過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜における引っ張り力またはひずみを示すと判断されたら、プロセッサは、管内の流体漏れの存在を示し得る。いくつかの実施形態では、ブロック６２０で決定された大きさおよび／または卓越周波数が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超えると、プロセッサは、管内の流体漏れの存在を示し得る。例えば、プロセッサは、ネットワーク通信プロセッサ（例えば、５２２）を通じて、離れたコンピューティングデバイスに警報または警告メッセージを無線送信することによって、流体漏れの存在を示し得る。プロセッサは、警報または警告を、メモリカードを含むがこれに制限されない、コンピューティングデバイス（例えば、５００）のメモリ（例えば、５１２）に記録することによって、流体漏れの存在を記録することもできる。引っ張り力またはひずみの大きさおよび持続時間に基づいて推定されランク付けされた流体漏れの大きさも、無線で送信または記録され得る。プロセッサは、漏れ検出システム（例えば、システム２００）からの測定データのすべてまたは一部を、メモリ（例えば、５１２）に無線で送信または記録することもできる。
【００６３】
図７は、管内の流体漏れを検出し、流体漏れと誤った流体漏れとを区別する方法７００の別の例示的な実施形態を示す。図１〜図７を参照すると、方法７００の動作は、管内漏れ検出システムのコンピューティングデバイス（例えば、５００）、特にコンピューティングデバイス内部のプロセッサ（例えば、５１４）によって、実行され得る。方法７００は、図６のブロック６１０および６２０に記載される動作を含み得る。
【００６４】
ブロック６１０では、プロセッサは、管内漏れ検出システム（例えば、２００）の膜（例えば、２２０）に連結された感知要素（例えば、２１０）から過渡出力信号を受信し得る。感知要素および膜は、連結されて、管内の流体流の軸方向に実質的に平行であるか、またはこれに一致して配され得る。
【００６５】
ブロック６２０では、プロセッサは、受信された過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜２２０における引っ張り力（例えば、伸び）またはひずみ（例えば、変位もしくは変形）を示すかどうかを判断し得る。閾値引っ張り力または閾値ひずみは、大きさ、周波数閾値、またはそれら両方の組み合わせであってよい。
【００６６】
ブロック７１０では、プロセッサは、慣性測定装置（ＩＭＵ）（例えば、５１６）のうちの１つ以上、位置エンコーダー（例えば、５１８）のうちの１つ以上、またはそれらの任意の組み合わせから、出力信号を受信し得る。例えば、位置エンコーダーは、支持構造体（例えば、２３０）の半径方向に延びる支持アーム（例えば、２３２）のうちの少なくとも１つの、角度偏向などの、検出された位置変化に応じて、信号を出力し得る。ＩＭＵは、管内漏れ検出システム（例えば、２００）の検出された回転速度変化に応じて信号を出力し得る。例えば、ＩＭＵは、システム（例えば、２００）が、管システムのエルボーを通って回るなど、方向を変えたときを示す信号を出力し得る。
【００６７】
ブロック７２０では、プロセッサは、ＩＭＵ（例えば、５１６）、位置エンコーダー（例えば、５１８）、またはその両方からの出力信号に基づいて、ブロック６２０で判断された管内の流体漏れの表示が、誤りであるかどうかを判断し得る。例えば、流体流の圧力が、支持構造体（例えば、２３０）の支持アーム（例えば、２３２）を、管の内壁に接して拡張状態に維持した状態では、流体漏れが、支持構造体のアームの位置変化を生じる可能性は低いと思われる。むしろ、位置エンコーダーは、管壁上の障害物または他の押し出し品が押すのに応じて、位置変化の警報を誘発する可能性が高く、半径方向に延びる支持アームのうちの１つ以上が圧縮される。同様に、ＩＭＵが管内漏れ検出システム（例えば、２００）の回転速度の変化に応じて信号を出力する場合、膜（例えば、２２０）における任意の伸びまたはひずみは、流体漏れとは対照的に、管のエルボーを通るシステムの運搬によるものである可能性がある。
【００６８】
ブロック７３０では、プロセッサは、ブロック７２０での判断に基づいて、管内の流体漏れの存在を示すか、または、別様に流体漏れの存在のそのような表示を防ぎ得る。例えば、ＩＭＵ（例えば、５１６）または位置エンコーダー（例えば、５１８）からの出力信号が、（例えば、ブロック６２０での）流体漏れの初期検出を誤りとした場合、プロセッサは、流体漏れの存在の表示を防ぐことができる。そうでなければ、プロセッサは、管内の流体漏れの表示の発行に移ることができる。例えば、プロセッサは、ネットワーク通信プロセッサ（例えば、５２２）を通じて、離れたコンピューティングデバイスに警報または警告メッセージを無線送信することによって、流体漏れの存在を示し得る。プロセッサは、警報または警告を、メモリカードを含むがこれに制限されない、コンピューティングデバイス（例えば、５００）のメモリ（例えば、５１２）に記録することによって、流体漏れの存在を記録することもできる。引っ張り力またはひずみの大きさおよび持続時間に基づいて推定されランク付けされた流体漏れの大きさも、無線で送信または記録され得る。プロセッサは、漏れ検出システム（例えば、システム２００）、ＩＭＵ、および位置エンコーダーからの測定データのすべてまたは一部を、メモリ（例えば、５１２）に無線で送信または記録することもできる。
【００６９】
図８は、管内の流体漏れを検出し、流体漏れと誤った流体漏れとを区別する方法８００の別の例示的な実施形態を示す。図１〜図８を参照すると、方法８００の動作は、管内漏れ検出システムのコンピューティングデバイス（例えば、５００）、特にコンピューティングデバイス内部のプロセッサ（例えば、５１４）によって、実行され得る。
【００７０】
ブロック８１０では、プロセッサは、管内漏れ検出システム（例えば、２００）の複数の膜（例えば、２２０）にそれぞれ連結された複数の感知要素（例えば、２１０）から複数の過渡出力信号を受信し得る。複数の膜（例えば、４つ以上）は、漏れ検出のため、管断面の円周全体を覆うのに使用され得、各膜は、管の内壁の異なる側面、四分円部分、または他のセクションに面する。感知要素および膜は、連結されて、管（例えば、２０２）内の流体流の軸方向に実質的に平行であるか、またはこれに一致して配され得る。例えば、感知要素からの過渡出力信号はそれぞれ、それぞれの感知要素の電気インピーダンスの変化を表す過渡電圧信号であってよい。
【００７１】
ブロック８２０では、プロセッサは、受信された過渡出力信号のうちの１つ以上が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜（例えば、２２０）のうちの１つ以上における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断し得る。閾値引っ張り力または閾値ひずみは、大きさ、周波数閾値、またはこれら両方の組み合わせであってよい。いくつかの実施形態では、受信された過渡出力信号のうちの１つ以上が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することは、複数の過渡電圧信号を、感知要素のインピーダンスと引っ張り力またはひずみとの所定の関係に基づいて、膜における引っ張り力またはひずみを表す複数の過渡信号に変換することを含み得る。いったん変換されたら、プロセッサは、変換された過渡信号のうちの１つ以上が、閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、大きさおよび／または卓越周波数を含むかどうかを判断し得る。
【００７２】
ブロック８３０では、受信された過渡出力信号のうちの１つのみが、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超えると判断されると、プロセッサは、管内の流体漏れの存在を示し得る。逆に、受信された過渡出力信号のうちの２つ以上が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超えると判断されると、プロセッサは、管内の流体漏れの表示を防ぎ、処理をブロック８１０に戻し得る。
【００７３】
図９Ａ〜図９Ｆは、複数の感知要素（例えば、２１０または５１０）および慣性測定装置（例えば、ＩＭＵ５１６）からの出力信号が、流体漏れを区別し、かつ／または流体漏れを誤った検出から区別するのに使用され得る実施例を示すグラフである。
【００７４】
図９Ａは、経時的に管内漏れ検出システム（例えば、２００）の４つの感知要素（例えば、２１０または５１０）によって得られる、測定された力の一例を示すグラフ９００である。図９Ｂは、図９Ａのグラフ９００の同じ期間にわたってＩＭＵによって検出された管内漏れ検出システムの回転速度の一例を示すグラフ９１０である。グラフ９００を参照すると、同時発生した過渡出力信号９０１、９０２、９０３、および９０４はそれぞれ、管の円周の１つの四分円部分に対応する膜に加えられた、測定された力を表し得る。図示のとおり、過渡出力信号９０１は、測定された力の、有意な高い卓越周波数（速い）ピークを含むが、その他の信号９０２、９０３、および９０４はそうではない。図９Ｂを参照すると、ＩＭＵ（例えば、５１６）によって検出された管内漏れ検出システム（例えば、２００）の回転速度は、比較的一定である。信号のうち１つのみが流体漏れを示し得る過渡応答を含み、システムの回転速度に有意な変化がないので、過渡出力信号９０１の測定されたピークは、管内の障害物とは対照的に、流体漏れによるものである可能性がある。よって、プロセッサ（例えば、５１４）は、検出された流体漏れの存在の表示を出力し得る。
【００７５】
図９Ｃは、経時的に管内漏れ検出システム（例えば、２００）の４つの感知要素（例えば、２１０または５１０）によって得られる、測定された力の一例を示すグラフ９２０である。図９Ｄは、図９Ｃのグラフ９２０の同じ期間にわたってＩＭＵ（例えば、５１６）によって検出された管内漏れ検出システムの回転速度の一例を示すグラフ９３０である。グラフ９２０を参照すると、同時発生した過渡出力信号９２１、９２２、９２３、および９２４はそれぞれ、管の円周の１つの四分円部分に対応する膜に加えられた、測定された力を表し得る。図示のとおり、過渡出力信号９２１、９２２、９２３、および９２４はそれぞれ、有意であるが、低い卓越周波数（より遅い）ピークを含む。図９Ｄを参照すると、ＩＭＵ（例えば、５１６）によって検出された管内漏れ検出システム（例えば、２００）の回転速度は、出力信号９３１で示すように、比較的一定である。過渡出力信号のうちの２つ以上が、測定された力の有意なピークを含むが、それらのピークが低い卓越周波数の（より遅い）ものであるので、その場所での測定された力の増加は、周方向の流体漏れとは対照的に、管内の周方向障害物（例えば、管直径の縮小）によるものである可能性が高くなる。よって、プロセッサ（例えば、５１４）は、流体漏れの存在を示すいかなる出力も防ぎ得る。９３１でのＩＭＵの出力は、漏れが検出されていないという決定を変化させるものではない。
【００７６】
図９Ｅは、経時的に管内漏れ検出システム（例えば、２００）の４つの感知要素（例えば、２１０または５１０）によって得られる、測定された力の一例を示すグラフ９４０である。図９Ｆは、図９Ｅのグラフ９４０の同じ期間にわたってＩＭＵ（例えば、５１６）によって検出された管内漏れ検出システムの回転速度の一例を示すグラフ９５０である。グラフ９４０を参照すると、同時発生した過渡出力信号９４１、９４２、９４３、および９４４はそれぞれ、管の円周の１つの四分円部分に対応する膜に加えられた、測定された力を表し得る。図示のとおり、過渡出力信号９４１は、流体漏れを示し得る、有意なピークを含む。その他の過渡出力信号９４２、９４３、および９４４も、信号９４１のピークより小さいとしても、複数のピークを含む。しかしながら、図９Ｆを参照すると、図９Ｅに示す過渡出力信号で測定された力において検出されたピークとほぼ同じ場所でＩＭＵ（例えば、５１６）によって検出された管内漏れ検出システム（例えば、２００）の回転速度の有意な変化がある。システムの回転速度の有意な変化は、場所が管のエルボーであることを示す。測定された力の増加は、システム２００および流体流が漏れ口ではなく管のエルボーの周辺で向きを変えるときに膜を屈曲させる流れによるものである可能性が高い。よって、プロセッサ（例えば、５１４）は、ＩＭＵ（例えば、５１６）によって検出されたようなシステムの回転速度の変化の検出による、検出された流体漏れの存在を示す任意の出力を防ぎ得る。
【００７７】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、管内漏れ検出システム（例えば、２００）で使用される、埋め込まれた感知要素を有する膜を示す。例えば、図１０Ａは、１つ以上の埋め込まれた感知要素を有する管内漏れ検出システムの膜の例示的な一実施形態を示す。図示のとおり、管の内壁に面する膜１０００の側面は、実質的に矩形の形状を有し得る。感知要素１００２が膜１０００に埋め込まれ得る。感知要素１００２は、膜における伸びまたはひずみと関連する、可変電気インピーダンスを有する導電性コードであってよい。例えば、導電性コードは、導電性ゴムで作られ得る。当業者は、本開示を鑑みれば、伸びとひずみに依存する電気インピーダンス特性を有する、いかにさまざまな材料が、本明細書で提供されるシステムおよび装置と共に使用され得るかということ、よって導電性コードへの言及は決して限定的なものではないこと、を理解するであろう。ひずみゲージ、液体合金、導電性流体、および導電性または容量性布地、ポリマー、ならびに複合材料を含むがこれらに制限されない多くの他の材料および装置が、感知要素１００２として、当業者によって利用され得る。
【００７８】
膜１０００は、流体漏れによって膜が引っ張られて管の内壁と接触すると、摩擦力に応じて伸びを促進するため、流体流の軸方向に実質的に垂直な薄い断面積を有し得る。いくつかの実施形態では、膜１０００は、流体流の軸方向への膜の伸び運動の固有周波数を最大化するように構成された断面厚さを有し得る。例えば、いくつかの実施形態では、膜１０００の断面厚さは、おおよそ約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲であってよく、いくつかの実施形態では、約２ｍｍであってよい。内壁に面する膜の表面１００６は、流体流の軸方向に実質的に垂直な方向への膜と関連付けられた動きの固有周波数を最小化するように構成された、大きい断面積を有し得る。いくつかの実施形態では、膜１０００は、膜１０００と管の内壁との間に吸引力がある場合に膜１０００と管の内壁との間の摩擦の下限を上昇させるように、膜の表面に形成された、１つ以上のくぼみまたはキャビティ１００８を含む、くぼみ表面を有し得る。管の内壁に面する膜の表面１００６は、加圧流体環境において膜１０００と管の内壁との間におけるきわめて強い吸引力を防止するようにざらざらしており、よって、膜１０００と管の内壁との間の摩擦の上限を低くすることができる。
【００７９】
感知要素１００２の感度を上げるため、埋め込まれた感知要素を収容する膜１０１０の領域は、膜の残部よりも低い硬さ特徴または特性を有するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、埋め込まれた感知要素１００２を収容する膜１０１０の領域は、第１のゴム材料で作られ得、膜の残部は、第２のゴム材料で作られ、第１のゴム材料の硬さ特徴または特性は、第２のゴム材料の硬さ特徴または特性より低い。当業者は、本開示を鑑みれば、さまざまな材料の硬さ特徴または特性が、本明細書で提供されるシステムおよび装置と共に使用され得る膜を形成するのに使用され得る方法を理解し、よって、ゴム材料への言及は決して限定的なものではないことを理解するであろう。膜１０２０、膜１０１０のための布地、ポリマー、および複合材料を含むがこれらに限定されない多くの他の材料が、当業者によって利用され得る。
【００８０】
図１０Ｂは、図１０Ａの膜１０００と同じような膜１０２０を示す。しかしながら、膜１０２０の外形は、これに埋め込まれた感知要素１００２の感度を上昇させるように改変されている。例えば、図示のとおり、感知要素１００２周辺の膜の一部は、除去されてよく、埋め込まれた感知要素１００２を収容する膜１０１０の領域は、埋め込まれた感知要素の形状に一致すると共に、流れの軸方向に垂直な実質的に小さい断面積を有する。
【００８１】
図１１は、図１０Ａおよび図１０Ｂの膜の種々の外形と関連付けられた感度の比較を示すグラフ１１００である。図示のとおり、埋め込まれた感知要素１００２の感度は、引っ張り力のパーセンテージ変化と、抵抗のパーセンテージ変化との関係として表され得る。よって、埋め込まれた感知要素１００２を収容する膜１０１０の領域における流れの軸方向に垂直な断面積を縮小することにより、膜１０２０のＲ（右側地点）、Ｌ（左側地点）、Ｍ（中間地点）における感度は、膜１０００の感度１１０２より高くなるように構成され得る。しかしながら、切り取り外形を有する膜１０２０の感度は、表面の幅にわたって変化し得る。例えば、図１１に示すように、感知要素１００２は、膜の遠い側ＬおよびＲとは対照的に、膜の中心線Ｍに沿って加えられる引き伸ばし力に対して、より感度が高い。
【００８２】
図１２は、流れで駆動されるロボットまたはドローン１２００に連結された、図２の管内漏れ検出システム２００の例示的な一実施形態を示す。例えば、流れで駆動されるロボット１２００は、パイプラインを通じて漏れ検出システム２００を輸送するためのパイプライン検査ゲージ（ＰＩＧ）を含み得る。流れで駆動されるロボットでは、システム２００は、流れの速度でパイプラインを通って輸送され得る。例えば、いくつかの実施形態では、流体流の速度は、約０．１ｍ／ｓ以上であってよい。図示のとおり、流れで駆動されるロボット１２００は、キャップ１２０２と、ゴムで作られた柔軟な本体部分１２０４と、を含み得る。柔軟な本体部分１２０４は、例えば、ロボットが、詰まらずに、パイプラインの中でエルボーを通って向きを変えることができる能力を、促進し得る。いくつかの実施形態では、流れで駆動されるロボット１２００の柔軟な本体は、プロセッサ（例えば、５１４）、メモリ（例えば、５１２）、位置エンコーダー（例えば、５１８）、ＩＭＵ（例えば、５１６）、ネットワーク通信プロセッサ（例えば、５２２）、および電源（例えば、５２４）のうちの１つ以上を収容するように構成され得る。流れで駆動されるロボット１２００は、支持構造体２３０の基部１２０６に連結され得、複数の感知要素２１０からのワイヤまたは他のリード線が、プロセッサに連結され得る。
【００８３】
図１３Ａは、本開示の管内漏れ検出システム（例えば、図２、図１２）のための支持構造体１３００の例示的な一実施形態を示す。図示のとおり、支持構造体１３００は、基部１３０２と、ハブ１３０４と、４つの半径方向に延びる支持アーム１３０６と、４つの剛性スロット構造体１３０８と、を含む。例示された実施形態では、基部１３０２は、実質的に円形の形状を有するが、多くの他の形状が可能である。ハブ１３０４は、基部１３０２の内面の中心に配され得る。４つの支持アーム１３０６は、共通のハブ１３０４に連結され、ハブ１３０４から離れて半径方向に延びることができる。半径方向に延びる支持アーム１３０６はそれぞれ、末端部が、４つの剛性支持構造体１３０８のうちの１つに連結され得る。アーム１３０６は、それぞれの感知要素および／または膜を支持構造体１３００に取り付けるのに使用され得る。４つの剛性スロット構造体１３０８はそれぞれ、基部１３０２に実質的に垂直に延び、膜（不図示）は、流体流の軸方向に実質的に平行に、またはこれと一致して位置づけられ得る。剛性スロット構造体１３０８はそれぞれ、弓状形状を有し得、剛性スロット構造体は、管の内壁の円周に一致し、かつ／または適応する円形アレイを形成し得る。４つの支持アーム１３０６およびスロット構造体１３０８が図示されているが、いくつかある要因の中でも、少なくとも部分的には流体漏れを検出するのに使用されている膜の数に応じて、より多いかまたは少ない数が使用され得る。
【００８４】
図１３Ｂは、図１０Ａおよび図１０Ｂに示す４つの膜に取り付けられた、図１３Ａの支持構造体の例示的な一実施形態を示す。図示のとおり、４つの膜１３１０はそれぞれ、剛性スロット構造体１３０８のうちのそれぞれの中に配される。４つの膜１３１０は、基部１３０２に対して実質的に垂直に延び、（図１０Ｂに示すような）膜１３１０の漏れ検出表面は、内壁に面し得る。図１３Ｂは、膜が管の円周の４つの四分円部分それぞれにおける漏れを検出し得るように、管の円周全体を実質的に覆うのに使用されている、４つの膜１３１０を示す。しかしながら、４つより多い膜、または異なるサイズおよび構成の膜が、使用されて、管の円周を、４つ超または４つ未満の四分円部分へと分割し、それによって、システムが、管の円周内での漏れの半径方向位置をさらに正確に突き止めることを可能にし得る。さらに、いくつかの実施形態では、追加の膜が、膜の面の片側もしくは両側、または膜の後ろで、流体流の軸方向に層にされて、隣接する膜間に形成された任意の開口部を閉じるのを助けることができる。
【００８５】
本明細書に開示する実施形態と関連して記載される、さまざまな例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズム動作は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはこれら両方の組み合わせとして実装され得る。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に説明するため、さまざまな例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、および動作が、概してそれらの機能性に関して前述されている。このような機能性がハードウェアとして実装されるか、ソフトウェアとして実装されるかは、システム全体に課せられた、特定の適用およびデザインの制約によって決まる。当業者は、説明した機能性を、特定の適用それぞれについて、さまざまな方法で実装し得るが、このような実装の決定は、特許請求の範囲からの逸脱を引き起こすものとして解釈すべきではない。
【００８６】
本明細書に開示される態様と共に記載されたさまざまな例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実装するのに使用されるハードウェアは、本明細書に記載される機能を実行するように設計された、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラマブル論理装置、別個のゲートまたはトランジスタ論理、別個のハードウェア構成要素、またはこれらの任意の組み合わせで実装または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってよいが、代替案では、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってよい。プロセッサは、レシーバースマートオブジェクト（receiver smart objects）の組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、２つ以上のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと併せた１つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として、実装されてもよい。あるいは、いくつかの動作または方法は、所与の機能に特異的な回路によって実行され得る。
【００８７】
１つ以上の態様では、記載される機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装され得る。ソフトウェアで実装されると、機能は、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体または非一時的なプロセッサ可読記憶媒体において、１つ以上の命令またはコードとして記憶され得る。本明細書に開示される方法またはアルゴリズムの動作は、非一時的なコンピュータ可読またはプロセッサ可読記憶媒体に存在し得る、プロセッサが実行可能なソフトウェアモジュール、またはプロセッサが実行可能な命令で、具体化され得る。非一時的なコンピュータ可読またはプロセッサ可読記憶媒体は、コンピュータまたはプロセッサによってアクセスされ得る、任意の記憶媒体であってよい。限定ではない一例として、このような非一時的なコンピュータ可読またはプロセッサ可読記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、または他の磁気記憶スマートオブジェクト、または命令またはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するのに使用され得、かつ、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含み得る。本明細書で使用されるディスク（Ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（compact disc）（ＣＤ）、レーザーディスク（laser disc）、光ディスク（optical disc）、デジタル多用途ディスク（digital versatile disc）（ＤＶＤ）、フロッピーディスク（floppy disk）、およびブルーレイディスク（Blu-ray disc）を含み、ディスク（disks）は、通常データを磁気的に再生するが、ディスク（discs）はデータをレーザーで光学的に再生する。前述したものの組み合わせも、非一時的なコンピュータ可読およびプロセッサ可読媒体の範囲内に含まれる。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る、非一時的なプロセッサ可読記憶媒体および／またはコンピュータ可読記憶媒体上の、１つまたは任意の組み合わせまたはセットのコードおよび／または命令として、存在し得る。
【００８８】
開示された実施形態の先行する記載は、当業者が誰でも特許請求の範囲のもの（claims）を作製または使用することができるように提供されている。これらの実施形態に対するさまざまな改変は、当業者には容易に明らかとなるであろう。また、本明細書に定める一般的原理は、特許請求の範囲から逸脱せずに、他の実施形態にも適用され得る。よって、本開示は、本明細書に示した実施形態に制限されることを意図しておらず、以下の特許請求の範囲、ならびに本明細書に開示される原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられるものである。
【００８９】
〔実施の態様〕
（１）  管内漏れ検出システムにおいて、
膜と、
前記膜に連結された感知要素であって、前記感知要素および前記膜は、起こり得る管内漏れを識別するために管内の流体流の軸方向に実質的に平行に、またはこれに一致して配されるように構成されている、感知要素と、
前記感知要素および前記膜のうちの少なくとも一方に連結され、管内漏れの調査が実施されている管の内壁に隣接して、前記膜を位置づけるように構成されている、支持構造体と、
を含み、
前記膜は、前記管内の流体漏れによって吸引力が生じるのに応じて、引っ張られて前記内壁と接触するように構成され、
前記流体漏れは、前記膜における引っ張り力またはひずみを示す、前記感知要素からの過渡出力に基づいて検出される、管内漏れ検出システム。
（２）  実施態様１に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体は、前記膜を、それによって前記感知要素を、前記支持構造体に連結する機構をさらに含み、
前記機構は、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品が前記管の前記内壁から前記膜を押し離したときに、前記流体流の前記軸方向への伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の固有周波数を人工的に減衰させるように構成されている、システム。
（３）  実施態様２に記載のシステムにおいて、
前記感知要素に連結されていて、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の卓越周波数が前記膜および前記感知要素の前記固有周波数未満となることに応じて、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品を検出するように構成されている、プロセッサをさらに含む、システム。
（４）  実施態様３に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の前記卓越周波数が前記膜および前記感知要素の前記固有周波数以上となることに応じて、流体漏れを検出するようにさらに構成されている、システム。
（５）  実施態様２に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体は、スロットに連結された端部を有する少なくとも１つの半径方向に延びる支持アームを含み、
前記支持アームの前記端部の外壁は、前記管の前記内壁と接触し、前記膜を前記スロットの内側に配置された状態に維持し、それによって、前記感知要素を、前記管の前記内壁から離れた実質的に一定の距離に維持するように、構成されている、システム。
【００９０】
（６）  実施態様２に記載のシステムにおいて、
前記膜は、前記流体流の前記軸方向における前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を最大化するように構成された断面厚さを有する、システム。
（７）  実施態様２に記載のシステムにおいて、
前記管の前記内壁に面する前記膜の表面は、前記流体流の前記軸方向に実質的に垂直な方向における、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を最小化するように構成された、断面積を有する、システム。
（８）  実施態様２に記載のシステムにおいて、
前記機構は、前記膜を前記支持構造体に連結するスロットを含み、
前記スロットは、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品が前記膜を押して前記スロットの底部と接触させると、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を人工的に減衰させるように構成されている、システム。
（９）  実施態様１に記載のシステムにおいて、
前記膜を含む複数の膜と、
前記感知要素を含む複数の感知要素であって、前記複数の感知要素は、前記複数の膜にそれぞれ連結され、前記複数の感知要素および前記複数の膜は、起こり得る管内漏れを識別するために、前記管内の前記流体流の前記軸方向に実質的に平行に、またはこれと一致して配されるように構成されている、複数の感知要素と、
前記複数の感知要素および前記複数の膜のうちの少なくとも一方にそれぞれ連結された複数の半径方向に延びる支持アームを含む前記支持構造体と、をさらに含み、
前記複数の半径方向に延びる支持アームのそれぞれの端部は、前記流体流からの圧力に応じて前記管の前記内壁と接触するよう拡張するように構成されている、システム。
（１０）  実施態様９に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記管の直径の縮小または他の障害物に応じて圧縮可能であり、かつ前記管の直径の増大に応じて拡張可能である、システム。
【００９１】
（１１）  実施態様９に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記管の前記内壁と接触し、前記複数の膜を、前記内壁から離れた１つ以上の実質的に一定の距離に維持するように構成されている、システム。
（１２）  実施態様９に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記複数の膜が前記管の前記内壁の円周を実質的に覆うように、前記複数の感知要素および前記複数の膜のうちの少なくとも一方にそれぞれ連結されている、システム。
（１３）  実施態様９に記載のシステムにおいて、
前記複数の感知要素に連結された少なくとも１つのプロセッサをさらに含み、１つまたは複数の前記プロセッサは、前記複数の感知要素からの複数の同時発生する過渡出力の比較に基づいて、流体漏れと、誤った漏れ検出とを区別するように構成されている、システム。
（１４）  実施態様１３に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記複数の感知要素からの前記複数の同時発生する過渡出力のうちの２つ以上が、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されている、システム。
（１５）  実施態様１３に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記複数の感知要素からの前記複数の同時発生する過渡出力のうちの１つが、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、流体漏れを検出するように構成されている、システム。
【００９２】
（１６）  実施態様９に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームに連結された少なくとも１つの位置エンコーダーと、
前記少なくとも１つの位置エンコーダーが、前記複数の半径方向に延びる支持アームのうちの少なくとも１つの位置の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されたプロセッサと、をさらに含む、システム。
（１７）  実施態様９に記載のシステムにおいて、
少なくとも１つの慣性測定装置と、
前記少なくとも１つの慣性測定装置に連結されていて、前記少なくとも１つの慣性測定装置が前記システムの回転速度の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されたプロセッサと、をさらに含む、システム。
（１８）  実施態様１に記載のシステムにおいて、
前記感知要素は、前記膜に埋め込まれている、システム。
（１９）  実施態様１８に記載のシステムにおいて、
埋め込まれた前記感知要素を含む前記膜の領域の硬さは、前記膜の周囲領域の硬さより低い、システム。
（２０）  実施態様１９に記載のシステムにおいて、
前記埋め込まれた感知要素を含む前記膜の前記領域は、第１のゴム材料で作られ、前記膜の周囲領域は、第２のゴム材料で作られ、前記第１のゴム材料の硬さは、前記第２のゴム材料の硬さより低い、システム。
【００９３】
（２１）  実施態様１９に記載のシステムにおいて、
前記埋め込まれた感知要素を含む前記膜の前記領域は、前記膜の周囲領域の断面積より小さい断面積を有する、システム。
（２２）  実施態様１に記載のシステムにおいて、
前記感知要素は、前記膜における前記引っ張り力またはひずみに関連する、可変電気インピーダンスを有する、システム。
（２３）  実施態様２２に記載のシステムにおいて、
前記感知要素は、導電性コード、導電性布地、導電性ポリマー、導電性複合材料、および伸縮性合金のうちの少なくとも１つを含む、システム。
（２４）  実施態様１に記載のシステムにおいて、
前記膜は、前記管の前記内壁に面するざらざらした表面を有する、システム。
（２５）  実施態様２４に記載のシステムにおいて、
前記ざらざらした表面は、前記膜が引っ張られて前記内壁と接触したときに前記膜と前記内壁との間の摩擦力を増大させる、くぼみのある表面を含む、システム。
【００９４】
（２６）  実施態様１に記載のシステムにおいて、
前記膜および前記感知要素は、流体が前記管を通って活発に流れている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成されている、システム。
（２７）  実施態様１に記載のシステムにおいて、
前記膜および前記感知要素は、前記管を通って動いている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成されている、システム。
（２８）  実施態様１に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体に連結された、流れで駆動されるロボットをさらに含む、システム。
（２９）  管内漏れ検出システムにおいて、
膜と、
前記膜に埋め込まれた感知要素と、
前記感知要素および前記膜のうちの少なくとも一方に連結され、管内漏れの調査が実施されている管の内壁に隣接して、前記膜を位置づけるように構成されている、支持構造体と、
を含み、
前記膜は、前記内壁内の流体漏れによって吸引力が生じるのに応じて、引っ張られて前記内壁と接触するように構成され、
前記流体漏れは、前記感知要素からの前記膜における引っ張り力またはひずみを示す過渡出力に基づいて、検出される、管内漏れ検出システム。
（３０）  実施態様２９に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体は、前記膜を、それによって前記感知要素を、前記支持構造体に連結する機構をさらに含み、
前記機構は、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品が前記管の前記内壁から前記膜を押し離したときに、流体流の軸方向への伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の固有周波数を人工的に減衰させるように構成されている、システム。
【００９５】
（３１）  実施態様３０に記載のシステムにおいて、
前記感知要素に連結されていて、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の卓越周波数が前記膜および前記感知要素の前記固有周波数未満となることに応じて、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品を検出するように構成されている、プロセッサをさらに含む、システム。
（３２）  実施態様３１に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の前記卓越周波数が前記膜および前記感知要素の前記固有周波数以上となることに応じて、流体漏れを検出するようにさらに構成されている、システム。
（３３）  実施態様３０に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体は、スロットに連結された端部を有する少なくとも１つの半径方向に延びる支持アームを含み、
前記支持アームの前記端部の外壁は、前記管の前記内壁と接触し、前記膜を前記スロットの内側に配置された状態に維持し、それによって、前記感知要素を、前記管の前記内壁から離れた実質的に一定の距離に維持するように、構成されている、システム。
（３４）  実施態様３０に記載のシステムにおいて、
前記膜は、前記流体流の前記軸方向における前記伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を最大化するように構成された断面厚さを有する、システム。
（３５）  実施態様３０に記載のシステムにおいて、
前記管の前記内壁に面する前記膜の表面は、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を最小化するように構成された、断面積を有する、システム。
【００９６】
（３６）  実施態様３０に記載のシステムにおいて、
前記機構は、前記膜を前記支持構造体に連結するスロットを含み、
前記スロットは、前記管の前記内壁上の障害物または押し出し品が前記膜を押して前記スロットの底部と接触させると、前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数を人工的に減衰させるように構成されている、システム。
（３７）  実施態様２９に記載のシステムにおいて、
前記膜を含む複数の膜と、
前記感知要素を含む複数の感知要素であって、前記複数の感知要素は、それぞれの前記複数の膜に埋め込まれている、複数の感知要素と、
前記複数の感知要素および前記複数の膜のうちの少なくとも一方にそれぞれ連結された複数の半径方向に延びる支持アームを含む前記支持構造体と、をさらに含み、
前記複数の半径方向に延びる支持アームのそれぞれの端部は、前記流体流からの圧力に応じて前記管の前記内壁と接触するよう拡張するように構成されている、システム。
（３８）  実施態様３７に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記管の直径の縮小または他の障害物に応じて圧縮可能であり、かつ前記管の直径の増大に応じて拡張可能である、システム。
（３９）  実施態様３７に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記管の前記内壁と接触し、前記複数の膜および前記複数の感知要素を、前記内壁から離れた１つ以上の実質的に一定の距離に維持するように構成されている、システム。
（４０）  実施態様３７に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームは、前記複数の膜が前記管の前記内壁の円周を実質的に覆うように、前記複数の感知要素および前記複数の膜のうちの少なくとも一方にそれぞれ連結されている、システム。
【００９７】
（４１）  実施態様３７に記載のシステムにおいて、
前記複数の感知要素に連結された少なくとも１つのプロセッサをさらに含み、
１つまたは複数の前記プロセッサは、前記複数の感知要素からの複数の同時発生する過渡出力の比較に基づいて、流体漏れと、誤った漏れ検出とを区別するように構成されている、システム。
（４２）  実施態様４１に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記複数の感知要素からの前記複数の同時発生する過渡出力のうちの２つ以上が、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されている、システム。
（４３）  実施態様４１に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記複数の感知要素からの前記複数の同時発生する過渡出力のうちの１つが、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すことに応じて、流体漏れを検出するように構成されている、システム。
（４４）  実施態様３７に記載のシステムにおいて、
前記複数の半径方向に延びる支持アームに連結された少なくとも１つの位置エンコーダーと、
前記少なくとも１つの位置エンコーダーが、前記複数の半径方向に延びる支持アームのうちの少なくとも１つの位置の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されたプロセッサと、をさらに含む、システム。
（４５）  実施態様３７に記載のシステムにおいて、
少なくとも１つの慣性測定装置と、
前記少なくとも１つの慣性測定装置に連結されていて、前記少なくとも１つの慣性測定装置が前記システムの回転速度の変化を示す信号を出力するのに応じて、誤った流体漏れを検出するように構成されたプロセッサと、をさらに含む、システム。
【００９８】
（４６）  実施態様２９に記載のシステムにおいて、
前記埋め込まれた感知要素を含む前記膜の領域の硬さは、前記膜の周囲領域の硬さより低い、システム。
（４７）  実施態様４６に記載のシステムにおいて、
前記埋め込まれた感知要素を含む前記膜の前記領域は、第１のゴム材料で作られ、前記膜の周囲領域は、第２のゴム材料で作られ、前記第１のゴム材料の硬さは、前記第２のゴム材料の硬さより低い、システム。
（４８）  実施態様４６に記載のシステムにおいて、
前記埋め込まれた感知要素を含む前記膜の前記領域は、前記膜の周囲領域の断面積より小さい断面積を有する、システム。
（４９）  実施態様２９に記載のシステムにおいて、
前記感知要素は、前記膜における前記引っ張り力またはひずみに関連する、可変電気インピーダンスを有する、システム。
（５０）  実施態様４９に記載のシステムにおいて、
前記感知要素は、導電性コード、導電性布地、導電性ポリマー、導電性複合材料、および伸縮性合金のうちの少なくとも１つを含む、システム。
【００９９】
（５１）  実施態様２９に記載のシステムにおいて、
前記膜は、前記管の前記内壁に面するざらざらした表面を有する、システム。
（５２）  実施態様５１に記載のシステムにおいて、
前記ざらざらした表面は、前記膜が引っ張られて前記内壁と接触したときに前記膜と前記内壁との間の摩擦力を増大させる、くぼみのある表面を含む、システム。
（５３）  実施態様２９に記載のシステムにおいて、
前記膜および前記感知要素は、流体が前記管を通って活発に流れている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成されている、システム。
（５４）  実施態様２９に記載のシステムにおいて、
前記膜および前記感知要素は、前記管を通って動いている間に、起こり得る管内漏れを識別するように構成されている、システム。
（５５）  実施態様２９に記載のシステムにおいて、
前記支持構造体に連結された、流れで駆動されるロボットをさらに含む、システム。
【０１００】
（５６）  管内の流体漏れを検出する方法において、
管内に配された管内漏れ検出システムの膜に連結された感知要素から過渡出力信号を受信することであって、前記感知要素および前記膜は、連結されており、前記管内の流体流の軸方向に実質的に平行に、またはこれと一致して配される、ことと、
受信された前記過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することと、
前記受信された過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すと判断されたら、前記管内の流体漏れの存在を示すことと、を含む、方法。
（５７）  実施態様５６に記載の方法において、
前記感知要素からの前記過渡出力信号は、前記感知要素の電気インピーダンスの変化を表す過渡電圧信号であり、
前記受信された過渡出力信号が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することは、
前記過渡電圧信号を、前記感知要素のインピーダンスと引っ張り力またはひずみとの所定の関係に基づいて、前記膜における引っ張り力またはひずみを示す過渡信号に、変換することと、
前記膜における前記引っ張り力または前記ひずみを表す前記過渡信号が、前記それぞれの閾値引っ張り力または前記閾値ひずみを超える、大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上を含むかどうかを判断することと、
前記大きさおよび前記卓越周波数のうちの前記１つ以上が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える場合、前記管内の流体漏れの存在を示すことと、を含む、方法。
（５８）  実施態様５６に記載の方法において、
前記管内漏れ検出システムに連結された少なくとも１つの位置エンコーダーおよび少なくとも１つの慣性測定装置のうちの１つ以上から出力信号を受信することと、
前記少なくとも１つの位置エンコーダーおよび前記少なくとも１つの慣性測定装置のうちの１つ以上からの前記出力信号に基づいて、前記管の流体漏れの表示が誤りであるかどうかを判断することと、
管内の流体漏れの表示が誤りであると判断された場合、前記管内の流体漏れの不存在を示すか、または、前記管内の流体漏れの存在の表示を防止することと、をさらに含む、方法。
（５９）  実施態様５６に記載の方法において、
前記閾値引っ張り力または前記閾値ひずみは、前記過渡出力信号の大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上である、方法。
（６０）  実施態様５６に記載の方法において、
前記管内漏れ検出システムの複数の膜にそれぞれ連結された複数の感知要素から複数の過渡出力信号を受信することであって、前記複数の感知要素および前記複数の膜は、連結されており、前記管内の前記流体流の前記軸方向に実質的に平行に、またはこれと一致して配される、ことと、
受信された前記複数の過渡出力信号のうちの１つ以上が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記複数の膜のうちの１つ以上における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することと、
前記受信された複数の過渡出力信号のうちの１つのみが、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える場合、前記管内の流体漏れの存在を示すことと、をさらに含む、方法。
【０１０１】
（６１）  実施態様６０に記載の方法において、
前記複数の感知要素からの前記複数の過渡出力信号はそれぞれ、それぞれの感知要素の電気インピーダンスの変化を表す過渡電圧信号であり、
前記受信された複数の過渡出力信号のうちの１つ以上が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記複数の膜のうちの１つ以上における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することは、
複数の前記過渡電圧信号を、前記複数の感知要素のインピーダンスと引っ張り力またはひずみとの所定の関係に基づいて、前記複数の膜における引っ張り力またはひずみを示す複数の過渡信号に、変換することと、
前記複数の膜における前記引っ張り力または前記ひずみを表す前記複数の過渡信号のうちの１つ以上が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上を含むかどうかを判断することと、
前記受信された複数の過渡出力信号のうちの１つのみが、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える引っ張り力またはひずみを示すと判断されたら、前記管内の流体漏れの存在を示すことと、を含む、方法。
（６２）  実施態様５６に記載の方法において、
前記感知要素は、前記感知要素によって提供され、その後受信される、前記過渡出力信号を決定するために１つ以上のパラメータを測定し、
前記管内の前記流体流は、前記１つ以上のパラメータが、前記感知要素によって測定されるとき、活発である、方法。
（６３）  実施態様５６に記載の方法において、
起こり得る管内漏れを識別するために前記管を通じて前記管内漏れ検出システムを動かすように、流れで駆動されるロボットを前記管に配することをさらに含む、方法。
（６４）  管内の流体漏れを検出する方法において、
管内に配された管内漏れ検出システムの膜に連結された感知要素から過渡出力信号を受信することと、
前記感知要素からの前記過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することと、
前記過渡出力信号が、前記閾値引っ張り力または前記閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示す場合、流体流の軸方向への伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の卓越周波数を、前記膜および前記感知要素の固有周波数と比較することと、
前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じた、前記感知要素の前記過渡出力の周波数と、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数との比較に基づいて、流体漏れまたは誤った流体漏れが前記管内に存在するかどうかを判断することと、を含む、方法。
（６５）  実施態様６４に記載の方法において、
流体漏れまたは誤った流体漏れが前記管内に存在するかどうかを判断することは、
前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の前記卓越周波数が、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数以上であることを判断するのに応じて、流体漏れを検出することをさらに含む、方法。
【０１０２】
（６６）  実施態様６４に記載の方法において、
流体漏れまたは誤った流体漏れが前記管内に存在するかどうかを判断することは、
前記流体流の前記軸方向への前記伸びに応じて、前記感知要素の前記過渡出力の前記卓越周波数が、前記膜および前記感知要素の前記固有周波数未満であることを判断するのに応じて、誤った流体漏れを検出することをさらに含む、方法。
（６７）  実施態様６４に記載の方法において、
前記感知要素からの前記過渡出力信号は、前記感知要素の電気インピーダンスの変化を表す過渡電圧信号であり、
前記感知要素からの前記過渡出力信号が、それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、前記膜における引っ張り力またはひずみを示すかどうかを判断することは、
前記過渡電圧信号を、前記感知要素のインピーダンスと引っ張り力またはひずみとの所定の関係に基づいて、前記膜における引っ張り力またはひずみを示す過渡信号に、変換することと、
前記膜における前記引っ張り力または前記ひずみを表す前記過渡信号が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える、大きさおよび卓越周波数のうちの１つ以上を含むかどうかを判断することと、
前記大きさおよび前記卓越周波数のうちの前記１つ以上が、前記それぞれの閾値引っ張り力または閾値ひずみを超える場合、前記管内の流体漏れの存在を示すことと、を含む、方法。
（６８）  実施態様６４に記載の方法において、
前記感知要素および前記膜は、起こり得る管内漏れを識別するために前記管内の流体流の軸方向に実質的に平行に、またはこれに一致して配される、方法。
（６９）  実施態様６４に記載の方法において、
前記感知要素は、前記感知要素によって提供され、その後受信される、前記過渡出力信号を決定するために１つ以上のパラメータを測定し、
前記管内の流体流は、前記１つ以上のパラメータが、前記感知要素によって測定されるとき、活発である、方法。
（７０）  実施態様６４に記載の方法において、
起こり得る管内漏れを識別するために前記管を通じて前記管内漏れ検出システムを動かすように、流れで駆動されるロボットを前記管に配することをさらに含む、方法。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】先行技術で既知であるような、圧力勾配に基づく管内漏れ検出の一般的概念を示す略図である。
【図２】管内漏れ検出システムの例示的な一実施形態の略図である。
【図３】感知要素と膜との何らかの組み合わせと支持構造体との間に配された連結機構の例示的な一実施形態の略図であり、感知要素、膜、および支持構造体のそれぞれは、図２の管内漏れ検出システムのものである。
【図４Ａ】図３の管内漏れ検出システムの連結機構、感知要素および膜が、管の壁に漏れ口を有する管で使用されている略図である。
【図４Ｂ】経時的に図４Ａの管内漏れ検出システムの一部が受けるまっすぐな引っ張り力の一例を示すグラフである。
【図４Ｃ】図３の管内漏れ検出システムの連結機構、感知要素および膜が、管の壁に漏れ口がないものの、管の内壁に近接して配された障害物を有する管で使用されている、略図である。
【図４Ｄ】経時的に図４Ｃの管内漏れ検出システムの一部が受ける曲がった引っ張り力の一例を示すグラフである。
【図５】管内漏れ検出システムと共に動作され得、また、流体漏れを検出し、かつ／または流体漏れと誤った流体漏れとを区別するように構成され得る、コンピューティングデバイスの構成要素の例示的な一実施形態を示す概略図である。
【図６】管内の流体漏れを検出し、流体漏れと誤った流体漏れとを区別する方法の例示的な一実施形態を示す。
【図７】管内の流体漏れを検出し、流体漏れと誤った流体漏れとを区別する方法の別の例示的な実施形態を示す。
【図８】管内の流体漏れを検出し、流体漏れと誤った流体漏れとを区別する方法の別の例示的な実施形態を示す。
【図９Ａ】本開示による管内漏れ検出システムが管に存在する漏れ口を通過する際、経時的に漏れ検出システムの複数の感知要素による測定された力の一例を示すグラフである。
【図９Ｂ】図９Ａの管内漏れ検出システムが管に存在する漏れ口を通過する際、経時的に漏れ検出システムの慣性測定装置（ＩＭＵ）によって測定された回転速度を示すグラフである。
【図９Ｃ】本開示による管内漏れ検出システムが管に存在する障害物を通過し、障害物の付近には漏れ口が存在しない場合に、経時的に漏れ検出システムの複数の感知要素による測定された力の一例を示すグラフである。
【図９Ｄ】図９Ｃの管内漏れ検出システムが管に存在する障害物を通過し、障害物の付近には漏れ口が存在しない場合に、経時的に漏れ検出システムのＩＭＵにより測定された回転速度を示すグラフである。
【図９Ｅ】本開示による管内漏れ検出システムが管に存在する管のエルボーを通過し、エルボーの付近には漏れ口が存在しない場合に、経時的に漏れ検出システムの複数の感知要素による測定された力の一例を示すグラフである。
【図９Ｆ】図９Ｅの管内漏れ検出システムが管に存在する管のエルボーを通過し、エルボーの付近には漏れ口が存在しない場合に、経時的に漏れ検出システムのＩＭＵにより測定された回転速度を示すグラフである。
【図１０Ａ】１つ以上の埋め込まれた感知要素を有する、管内漏れ検出システムの膜の例示的な一実施形態を示す。
【図１０Ｂ】一部が取り外された図１０Ａの膜を示す。
【図１１】図１０Ａおよび図１０Ｂの膜の種々の外形と関連付けられた感度の比較を示すグラフである。
【図１２】流れで駆動されるロボットに連結された、図２の管内漏れ検出システムの例示的な一実施形態を示し、システムは、図１０Ｂの１つ以上の埋め込まれた感知要素を有する膜のうちの４つを含んでいる。
【図１３Ａ】図１２の管内漏れ検出システムの支持構造体の例示的な一実施形態を示し、支持構造体は、本開示で提供された膜および／または感知要素、例えば図１０Ａおよび図１０Ｂで提供された１つ以上の埋め込まれた感知要素を有する膜を受容するように構成された、４つの半径方向に延びる支持アームを有するものである。
【図１３Ｂ】図３の連結機構を形成するために、図１０Ｂの１つ以上の埋め込まれた感知要素が連結された膜のうちの４つを有する、図１３Ａの支持構造体の例示的な一実施形態を示す。
【図１】
2019537731.tif 000003
【図２】
2019537731.tif 000004
【図３】
2019537731.tif 000005
【図４Ａ】
2019537731.tif 000006
【図４Ｂ】
2019537731.tif 000007
【図４Ｃ】
2019537731.tif 000008
【図４Ｄ】
2019537731.tif 000009
【図５】
2019537731.tif 000010
【図６】
2019537731.tif 000011
【図７】
2019537731.tif 000012
【図８】
2019537731.tif 000013
【図９Ａ】
2019537731.tif 000014
【図９Ｂ】
2019537731.tif 000015
【図９Ｃ】
2019537731.tif 000016
【図９Ｄ】
2019537731.tif 000017
【図９Ｅ】
2019537731.tif 000018
【図９Ｆ】
2019537731.tif 000019
【図１０Ａ】
2019537731.tif 000020
【図１０Ｂ】
2019537731.tif 000021
【図１１】
2019537731.tif 000022
【図１２】
2019537731.tif 000023
【図１３Ａ】
2019537731.tif 000024
【図１３Ｂ】
2019537731.tif 000025
【国際調査報告】
2019537731.tif 000026
2019537731.tif 000027
2019537731.tif 000028
2019537731.tif 000029
2019537731.tif 000030